基于半量子秘密比较的量子拍卖协议

针对量子密封拍卖协议中报价隐私保护不足、第三方不可信、对参与双方量子能力要求较高等情况，提出了一种将高能级单粒子作为信息载体的基于半量子秘密比较的量子密封投标拍卖协议。协议过程无需第三方参与，且采用半量子方式，仅要求拍卖方为强量子能力方，投标方仅需拥有反射粒子及制备单粒子的能力。协议利用半量子秘密比较，实现对投标方报价的隐私保护，拍卖方仅能获得报价之间的大小关系，而无法获取具体报价。文中通过理论分析证明了所提协议具有较高的安全性，能够抵御测量-重发攻击、截获-重发攻击、纠缠攻击、共谋攻击等多种攻击，且协议通信效率较稳定，不受投标人数的影响。     

基于半量子的量子秘密信息互换协议

提出一种基于半量子的秘密信息互换协议,使得通信双方在半可信第三方TP的帮助下可以公平地实现秘密信息互换.在协议中,TP制备Bell态粒子,并将粒子分别发送给通信双方,通信双方将自己的秘密信息加载在粒子中返回给TP.TP对粒子进行测量,并公布测量结果,通信双方可以根据TP公布的测量结果推断出对方的秘密信息.同时,只有TP...     

基于团簇态的量子秘密共享方案

提出了一个基于团簇态的量子秘密共享方案,发送者通过Pauli操作将经典秘密信息编码在团簇态上进行分发,接收者通过联合测量实现秘密共享。协议插入EPR对作为诱骗态以防止窃听,通过安全性分析证明本协议是安全的,可以抵抗截获-测量、截获-重发和纠缠-测量攻击。此外,协议传输一个四粒子团簇态可以共享四个经典比特信息,量子比特效率达到100%。     

可验证第三方的量子秘密信息平等互换协议

为了实现通信双方的信息交换,提出一种可验证第三方的量子秘密信息平等互换协议。该协议中,由第三方制备GHZ态,将其中的两个粒子分别发送给通信的双方。通信双方分别对收到的粒子进行泡利操作,然后发送给第三方;第三方对新的GHZ态进行测量并公布测量结果,通信双方根据公布的测量结果能够推测出对方的秘密信息。通过分析可知,该协议能够实现通信双方秘密信息的平等互换,可以对第三方的身份进行认证,第三方负责进行粒子的分发和测量,但不能获得秘密信息。该协议能够检测窃听,同时能够抵御截获重发攻击、中间人攻击和参与者攻击。     

辅助量子比特驱动型通用盲量子计算

应用量子隐形传态将Broadbent等人提出的通用盲量子计算(universal blind quantum computation)模型和辅助量子比特驱动型量子计算(ancilla-driven universal quantum computation)模型进行结合, 构造一个新的混合模型来进行计算。此外, 用计算寄存器对量子纠缠的操作来代替量子比特测量操作。因为后者仅限于两个量子比特, 所以代替后的计算优势十分明显。基于上述改进, 设计了实现辅助驱动型通用盲量子计算的协议。协议的实现, 能够使Anders等人的辅助驱动型量子计算增强计算能力, 并保证量子计算的正确性, 从而使得参与计算的任何一方都不能获得另一方的保密信息。     

基于贝尔态的半量子安全直接通信协议

针对量子通信网络构建成本昂贵且效率低下的问题,基于贝尔态粒子和半量子理论,提出了一种易于实现的量子安全直接通信模型。首先,量子态的制备、Bell基测量等复杂操作交由拥有全部量子能力的服务端完成,用户端只需完成投影测量或者直接反射两种简单操作;其次,通信双方传输秘密信息前建立的量子信道以及提前共享的安全密钥,可以严格保障秘密信息不被泄露;最后,通过设计的编码规则,使得协议只使用较少量子资源就完成高效的秘密信息直接传输。通过计算可得,提出的量子安全直接通信模型粒子传输效率达到7.69%,安全模型分析表明了提出的通信模型在各种常见的攻击策略下都是安全可靠的。     

基于W态的高效量子信息拆分方案

为提高基于W态的量子通信方案的效率,提出了一种新的基于W态的量子信息拆分(QIS)方案。该方案中,秘密分发者通过局域操作将经典信息编码在量子比特上,并在分发的量子比特中随机插入非正交态粒子进行检测窃听,参与者只需进行3粒子投影测量即可恢复秘密。方案使参与者能够利用1个W态直接共享2比特经典信息,并能够抵御截获-测量、截获-重发和纠缠附加粒子攻击,安全性得以保证。该方案效率较高, 理论上其量子比特效率为67%。     

基于Greenberger-Horne-Zeilinger态的量子安全布尔函数计算

布尔函数在序列密码和分组密码的设计与分析中有着广泛的应用.本文利用三粒子Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)纠缠态中三个粒子测量结果之间的相关性设计了一个量子安全多方计算协议.在协议中,两个参与者可以在一个半可信第三方的帮助下完成对任意布尔函数的运算,并保证双方输入信息的私密性.在初始化阶段,他们分别根据各自的私密输入计算得到一些中间信息,并根据该信息设置对GHZ态粒子的测量基信息.在窃听检测阶段,根据纠缠态的关联性,接收方能够验证其收到的粒子是否正确.在计算阶段,参与者对手中的粒子进行测量,并将测量结果的和告诉第三方.然后,第三方对粒子也进行相应的测量,并根据测量结果和两个参与者的消息,计算并公布其结果.最后,基于第三方的公开信息,两个参与者可以同时获取目标函数的计算结果.安全性分析表明,所提出的量子协议可以抵抗外部窃听者的一些常见攻击以及内部参与者的欺骗攻击.这里值得强调的是,虽然协议引入了一个半可信的第三方,但是他既不能窃取两个参与者所拥有的任何秘密信息,也无法获得最终的计算结果.     

使用Bell态的量子多方秘密共享协议

提出一个n方量子秘密共享协议。该协议使用Bell态粒子,通过参与者陆续进行Pauli操作和H操作完成秘密的共享。在通信方面,该协议利用量子信道完成秘密的直接共享,而经典信道则负责完成安全检验,确保共享过程的安全。在安全性方面,该协议可以抵抗中间人攻击以及内部不诚实参与者攻击。     

基于d维纠缠交换的(t,n)门限量子秘密共享

以d维纠缠交换为技术手段,提出了一个(t, n)门限量子秘密共享方案。该方案执行t次d维纠缠交换,秘密影子聚合于重建者的V_1粒子中。重建者测量该粒子,可重建出共享的秘密。安全性分析可知,提出的方案,能抵抗截获-重发攻击、纠缠-测量攻击、合谋攻击和伪造攻击。性能比较分析表明,相比较于其他现有类似量子秘密共享方案,提出的方案具有更好的灵活性、实用性和普适性。而且总的计算和测量所花费的开销是最低的。     

动态分等级量子比特共享协议

量子秘密共享是量子密码研究的一个重要分支,针对多方共享量子比特情况进行研究,提出一个新的动态量子比特共享协议。此协议中,参与共享的成员是分等级的,量子信息的管理者在无需建立新的量子信道的情况下可对秘密重构系统中的参与者进行裁员。裁员后,管理者通过量子操作可以对量子信息进行更新,而剩余的有效参与者无需对自己手中的粒子执行额外操作就可完成新信息重构。此外,还讨论了协议的正确性、安全性及共享成员的等级性。     

基于GHZ态的无酉操作多方量子秘密共享方案

为了简化多方量子秘密共享协议,利用Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态和互补基特性,提出了一种简单高效的多方量子秘密共享方案。该方案无需进行任何酉操作,发送方和多个接收方之间只需一次量子通信,并使用互补基进行测量即可完成信道安全检测和秘密共享。除去少量用于检测量子信道安全的粒子,其余每个GHZ态粒子共享一个比特的经典信息。安全性分析表明该方案是安全可靠的。     

基于GHZ态的量子密钥分发协议

摘要：在用户与用户进行量子密钥分发的时候,随着用户数量的增加,用户之间需要建立大量的量子传输信道。基于减少量子传输信道数量问题,本文设计了一种基于GHZ态的量子密钥分发协。该协议由第三方进行粒子分配,利用三粒子GHZ态在Z基和X基下具有不同的表示的特性作为密钥分发的关键点。协议中由第三方向任意两名用户分发密钥,大大减少了量子信道的数量。经过安全性分析,本协议能抵御截获重发攻击,中间人攻击和纠缠攻击,而作为第三方可以是不可信的。     

通用的辅助量子计算

设计了一个通用的辅助量子计算协议。该协议的客户端Alice仅拥有经典计算机或有限的量子技术,这些资源不足以让Alice做通用量子计算,因此Alice需要把她的量子计算任务委派给远程的量子服务器Bob。Bob拥有充分成熟的量子计算机,并会诚实地帮助Alice执行委派的量子计算任务,但他却得不到Alice的任何输入、输出信息。该协议只要求Alice能发送量子态和执行Pauli门操作,协议具有通用性、半盲性、正确性和可验证性。     

基于量子行走的量子秘密共享方案

提出一种基于量子行走的量子秘密共享方案。秘密分发者Alice将其秘密信息编码为量子态,将秘密信息分成两个量子比特串。通过量子行走系统,Alice将两条子秘密信息分别隐形传态给参与者Bob以及Charlie,参与者Bob和Charlie通过Pauli操作恢复目标量子态,根据Alice的信息测量手中粒子串。Bob和Charlie通过诚实合作测量结果,可以恢复出Alice的原始秘密信息。该方案中,秘密信息被巧妙地拆分为子秘密信息并编码为单粒子态,通过量子行走系统实现粒子态的隐形传态。安全性分析表明,该方案可以抵抗内部攻击和外部纠缠攻击,对于当前技术是安全可行的。     

基于秘密分享的高效隐私保护四方机器学习方案

机器学习技术的广泛应用使得用户数据面临严重的隐私泄露风险,而基于安全多方计算技术的隐私保护分布式机器学习协议成为广受关注的研究领域. 传统的安全多方计算协议为了实现恶意敌手模型下的安全性,需要使用认证秘密分享、零知识证明等工具,使得协议实现效率较低. 为了得到更高效的协议,Chaudhari等人提出Trident四方协议框架,在三方协议的基础上,引入一个诚实参与方作为可信第三方来执行协议;而Koti等人提出的Swift框架,在参与方诚实大多数的三方协议背景下,通过一个筛选过程选出一个诚实参与方作为可信第三方来完成协议,并将该框架推广到诚实大多数的四方协议. 在这样的计算框架下,作为可信第三方会拥有所有用户的敏感数据,违背了安全多方计算的初衷. 针对此问题, 设计了一个基于(2,4)秘密分享的四方机器学习协议,改进Swift框架的诚实参与方筛选过程,以确定出2个诚实参与方,并通过他们执行一个半诚实的安全两方计算协议,高效地完成计算任务. 该协议将在线阶段的25%通信负载转移到了离线阶段,提高了方案在线阶段的效率.     

免疫集体噪声的量子密钥协商协议

针对目前免疫集体噪声的量子密钥协商协议的量子比特效率偏低问题,基于逻辑Bell态提出了两个新的量子密钥协商协议,它们分别免疫集体退相位噪声和集体旋转噪声。两个协议利用幺正变换和延迟测量技术,确保了协议双方能公平地建立一个共享密钥。安全性分析证明了这两个协议能抵抗参与者攻击和相关外部攻击。与已有免疫集体噪声的量子密钥协商协议比较,发现新协议有较高的量子比特效率。     

基于测量设备无关的可认证身份量子投票方案

为解决量子通信过程中的身份认证及协议的可实现性问题, 提出一种基于测量设备无关的带身份认证服务器的量子安全直接通信协议, 并依据该协议提出一种量子投票方案. 所提方案利用测量设备无关的量子密钥分配, 完备的量子加密, 以及经典的一次一密等技术, 不仅理论上确保方案的无条件安全性, 而在实际上也避免外部攻击者对测量设备漏洞的攻击. 此外, 所提方案使用BB84态的弱相干脉冲作为量子资源, 仅实施单粒子操作, 以及识别Bell态的测量. 因此, 基于现有技术, 所提方案具有良好的可实现性. 同时所提方案扩展了身份认证功能, 引入比特承诺, 使得监票人可以验证投票信息的完整性和正确性. 仿真结果和分析表明, 所提方案是正确的并具有理论上无条件的安全性, 即信息理论安全. 相较于现有的量子投票方案, 所提方案具有更好的可行性.     

基于量子委托计算模式的半量子密钥协商

为降低量子设备的成本,更好地执行量子计算,提出基于量子委托计算模式的多方半量子密钥协商协议。引入量子委托计算模式,将酉操作、Bell测量等复杂量子操作委托到量子中心进行,而参与者仅需具备访问量子信道与制备单光子的简单能力。为防止密钥信息被量子中心以及外部窃听者窃取,采用在目标量子态中插入混淆单光子的混淆策略来保证目标量子态的隐私性。分析结果表明,与其他量子密钥协商协议相比,参与者所需的量子能力显著降低,从而提升了协议的实际可行性。     

基于W态的量子安全直接通信协议

提出了一种新的两方量子安全直接通信协议。该方案利用有序的四粒子W态作为信息载体,利用幺正变换对秘密消息进行编码,通过当地Bell基测量和经典通信直接传递秘密消息。在理想信道下,协议对于非相干攻击是安全的。该方案的优点在于利用W态作为信息载体,较GHZ态而言,损耗要小得多,并且不需要在量子信道中传输载有秘密消息的量子比特。