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Cluster态的可验证多方量子密钥协商方案

基于四量子比特Cluster态,提出一种可验证多方量子密钥协商方案.方案允许每次由两个参与者利用自己的子密钥分别在每个四量子比特Cluster态的两个粒子上执行X运算,并对转换后的Cluster态执行延迟测量,这保证了每个参与者对协商密钥的贡献相等.提出的方案使用相互无偏基粒子作为诱饵粒子,并且利用对称二元多项式的一对函数值对这些诱饵粒子执行酉运算,不仅可以进行窃听检验,而且还能进行参与者之间的身份验证.本方案适用于任意大于2的参与者人数.安全性分析表明,提出的方案能够抵抗外部攻击及参与者攻击.与现有的多方密钥协商方案相比,该方案不仅在诱饵粒子的使用上有优势,同时具有较高的量子比特效率.     

基于逻辑单粒子的多方量子密钥协商协议

集体噪声对量子密码协议的影响不可忽视,然而可抵抗集体噪声的多方量子密钥协商（MQKA）协议还很少。为了抵抗集体噪声的影响,分别针对可抗集体退相位噪声的逻辑单粒子和可抗集体旋转噪声的逻辑单粒子提出了两组逻辑酉算符,使得将其作用在逻辑单粒子上后,其中两个酉算符不改变测量基,而另外两个会改变测量基。基于此性质提出一个MQKA协议。首先,每个参与者传输逻辑单粒子给下一位;然后,该逻辑单粒子经过其他所有参与者的加密重新回到这个参与者,形成一个“环形”;最后,通过测量来获取共享密钥。安全性分析证明,该协议能够抵抗截取重发攻击、纠缠测量攻击以及参与者攻击;效率分析表明,该协议具有较高的量子比特效率。     

基于BB84协议的量子密钥分发系统研究

量子密码技术提出以后,得到了人们的普遍关注,它是目前唯一能够证明的绝对安全的保密通信方式。随着量子信息技术的发展,量子密钥分发技术开始从理论走向实际应用。为了研究在实际量子密钥分发系统中各部件对密钥分发效率的影响,提高密钥分发速率,对基于BB84协议的光纤量子密钥分发系统进行建模分析,研究了影响密钥分发效率的参数。数值仿真表明:准单光子源中平均光子数和光纤长度是影响最终密钥协商速率的关键参数。为进一步提高量子密钥分发系统的效率提供了参考。     

基于奇相干光源和量子存储的量子密钥分配协议

针对传统量子密钥分配协议使用弱相干光源带来的密钥生成率较低的问题,对光源进行优化,用奇相干光源代替弱相干光源,提出了基于奇相干光源和量子存储的测量设备无关量子密钥分配协议。对比了具有奇相干光源和量子存储的测量设备无关量子密钥分配协议与基于弱相干光源测量设备无关量子密钥分配协议的性能优劣。分析了基于奇相干光源和量子存储的测量设备无关量子密钥分配协议中,密钥生成率、最小退相干时间与安全传输距离之间的关系。仿真结果表明,引入奇相干光源大大减少了传统弱相干光源的多光子数,弥补了其在光源上的不足之处。随着安全传输距离的增加,密钥生成率随之降低,但基于奇相干光源和量子存储的量子密钥分配协议性能仍然较高。     

量子密码学的研究进展

量子密码术是一种新的重要加密方法，它利用单光子的量子性质，借助量子密钥分配协议可实现数据传输的可证性安全．量子密码具有无条件安全的特性(即不存在受拥有足够时间和计算机能力的窃听者攻击的危险)，而在实际通信发生之前，不需要交换私钥．本文综述了量子密码学的研究进展，其中包括了量子密码学的物理基础、量子密钥分配、保密增强、量子密钥的实用性以及目前技术限制所存在的缺陷．     

一种基于[7,1]CSS纠错码的量子密钥分配协议

量子密钥分配协议具有可证明的绝对安全性,但是由于量子信道噪声的作用,量子比特在传输过程中容易产生错误,从而降低量子密钥分配的效率。对此,根据量子纠错理论,利用Hamming码构造一种[7,1]CSS纠错码,并结合BB84协议,提出一种改进的量子密钥分配协议。通过理论分析与数值计算,对比改进协议与BB84协议在含噪声量子信道中的传输错误率,结果表明改进的量子密钥分配协议相比于BB84协议提高了对信道噪声的抵抗能力。     

一种基于有限密钥和诱骗态的双场量子密钥分发协议

量子保密通信技术为电力业务数据传输提供端到端的信息安全保障,双场量子密钥分发(Twin-field Quantum Key Distribution, TF-QKD)可实现无量子中继器的远程安全通信,但其安全性是基于无限密钥的假设。为解决现实场景中量子密钥有限和光子源不稳定的情形,提出一种基于有限密钥和诱骗态的双场量子密钥分发协议。在协议中采用诱骗态法和无替换的随机抽样法估计相位错误率,并利用Azuma不等式对协议进行安全性分析,验证了在不稳定光子源强度波动下协议的可组合安全性。数值模拟表明所提协议在不稳定光子源强度波动下得到的秘密密钥率可以超过线性密钥率的界线,且当信号脉冲数量较小时,强度波动对协议密钥率有显著影响。     

量子LDPC码在BB84协议中的应用研究

针对BB84量子密钥分配协议中量子信道存在噪声,设计一种带有量子纠错码的改进的BB84协议模型,在模型中用量子低密度奇偶校验码（量子LDPC）作为纠错码对发送量子态进行编码。通过数值仿真,从密钥传输效率的角度分析量子纠错编码对BB84协议的影响。结果表明量子LDPC码能克服噪声,提高了密钥传输效率,验证了在含噪量子信道中改进的BB84协议模型的有效性。     

一种新的量子噪声信道仿真算法

为了实现量子密钥分配协议在几种不同的量子噪声信道上的仿真分析。基于量子力学的有关知识。通过密度矩阵的变化。依靠数学方法，推出量子态在发送和接收期间的变化，提出一个量子噪声信道模型的新算法，相对其他基于密度矩阵的算法而言．能更直观．更简单的实现量子密钥分配协议在计算机上的仿真。