四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议

量子密钥分发(QKD)具有信息论上的无条件安全性，而相位匹配量子密钥分发(PM-QKD)是双场量子密钥分发协议(TF-QKD)的一个变体，其最近被提出用来克服没有量子中继器的点对点协议中存在的速率-距离限制。鉴于实践中不存在无限强度的诱骗态，提出了一种具有实用价值的四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议，即四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议。给出了该协议的安全密钥速率公式，并通过数值仿真分析了该协议的性能，证明了该协议的有效性。     

带身份认证的四量子纠缠量子密钥分发协议

提出了采用四量子纠缠系统通过局域变换得到的一组相互正交的纠缠量子态,利用粒子间的正交性来同时完成身份证与密钥分发.正交态的一部分用于传送身份认证信息,另外一部分用于密钥分发.身份认证信息穿插于密钥序列中可有效防止中间人攻击.而且用计算机做仿真试验并与B92协议进行了比较.     

量子密钥分发系统的现实无条件安全性

量子密钥分发系统由于能够提供一种物理上安全的密钥分发方式,因此成为量子信息领域的研究热点,其中如何在现实条件下保证量子密钥分发的无条件安全性是该领域的一个重要研究课题。本文从经典保密通信系统中具有完善保密性的一次一密体制出发,介绍了量子密钥分发系统的应用模型和整体保密通信系统的安全性基础,以及自量子密钥分发协议被提出以来量子密钥传输现实无条件安全性的研究进展,重点介绍了针对现实条件安全漏洞的各种类型的量子黑客攻击方案、防御方式,以及最近两年被广泛重视的与测量设备无关的量子密钥分发系统的理论和实验进展。     

基于量子不经意密钥传输的量子匿名认证密钥交换协议

鉴于量子密码在密钥分配方面取得的巨大成功,人们也在尝试利用量子性质来设计其他各类密码协议。匿名认证密钥交换就是一类尚缺乏实用化量子实现途径的密码任务。为此,该文提出一个基于量子不经意密钥传输的量子匿名认证密钥交换协议。它在满足用户匿名性和实现用户与服务器双向认证的前提下,为双方建立了一个安全的会话密钥。该协议的安全性基于量子力学原理,可以对抗量子计算的攻击。此外,该协议中服务器的攻击行为要么无法奏效,要么能够与外部窃听区分开(从而被认定为欺骗),因此服务器通常不敢冒着名誉受损的风险来实施欺骗。     

基于测量设备无关协议的量子身份认证方案

借助测量设备无关量子密钥分配协议的安全性,提出了测量设备无关的量子身份认证协议。在此协议下,认证中心和认证方以共享密钥加密认证信息和认证密钥,将其发送至第三方进行贝尔态测量以提取安全的认证信息,实现认证中心对认证方有效认证,并更新共享密钥。分析协议性能显示,系统在不同攻击下认证过程是安全且有效的。     

多用户网络环境下量子密码术

在传统的点到点之间进行量子密钥分发协议的基础上,利用量子存储技术和EPR粒子纠缠态互换的方法,提出了在多用户、多控制中心、远距离的网络环境下进行量子密钥传送的方案。与传统的点与点之间的量子密钥传送协议类似,其安全性也是建立在量子力学原理上,任何窃听者的存在必将使生成密钥的误码率上升而被合法通信用户发现。     

基于密钥托管的量子加密网络

量子信息论的研究是量子理论和经典信息论的一个重要交叉领域，量子位不可复制且量子纠缠态不可区分的量子信息特征提供了一种理论上绝对安全的加密术一量子加密。本文对量子必钥分发协议进行了研究，利用点点间量子密钥分发协议和基于传统密钥托管方案，提出多用户、多控制中心网络的环境下量子密钥的分发过程。     

基于量子密钥分发架构的语音加密增强应用

针对量子计算的飞速发展对传统的SSL加密传输带来的巨大风险,提出了一种基于量子密钥分发架构的语音加密增强应用。首先,连接量子内生安全平台,使用短编码校验机制,用于用户的接入认证与鉴权,确保了用户的不可冒充与终端的不可伪造;然后,使用量子密钥无线分发安全机制对服务端或是客户端进行安全的量子密钥发放,通过分发协议将加密后的量子密钥分别发送给分发客户端和分发服务端,保证分发客户端和分发服务端的密钥同步;最后,在终端建立密钥池,可以对密钥进行在线更新、补充等操作,实现使用终端密钥池中的密钥对网络音视频通话进行加解密,保证高质量、绝对安全的通话。实验结果证明,所提应用使用量子密钥与国产商用密码技术结合不仅提高了通话的安全性,同时直接从本地密钥池中获取密钥也大大地降低了通话时延,提高了通话质量。     

一种基于光子偏振旋转的量子身份认证方案

实际的量子密钥分发过程中,传输损耗和探测器的效率都直接影响密钥的产生效率。量子身份认证需要通信双方保证认证信息的完整性。针对以上问题,提出了一种基于光子偏振旋转的量子身份认证协议,利用对认证信息的重复编码解决传输损耗问题。考虑到协议的安全性,该协议在相邻的有效认证量子态间编入随机态。安全性分析表明该协议可成功抵御截取重发攻击以及光子数劈裂攻击。在此基础上,设计了现有技术条件下可操作的认证系统方案,考虑了传输损耗和探测效率,具有实用意义。     

量子密钥分发协议中通信双方的身份认证问题

针对量子密钥分发协议中的通信双方的身份认证问题,提出了一种解决方案。     

基于压缩光源的无需监控信号干扰的量子密钥分发

量子密钥分发可以为通信双方提供无条件安全的密钥。提出使用压缩光源的无需监控信号干扰的量子密钥分发协议。该协议通过在接收端对量子信号进行循环移位并测量任意2个量子信号的相位差来实现量子密钥分发,不仅可以产生安全密钥,而且不需要监控信号干扰,降低实现的复杂度。此外,仅使用2种强度的诱骗态去估计安全密钥生成率。实验结果表明:所提出的协议可以极大地提高安全密钥率,并增大传输距离。此外,仅使用2种强度的诱骗态也可以获得接近使用无穷个诱骗态的结果。     

用三粒子态实现的组网量子密钥分配

A quantum key distribution scheme for quantum cryptographic network is proposed, which is implemented physically by the Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) triplet state. Its security is guaranteed by the correlation of the GHZ triplet state, results show this protocol is unconditionally secure. The performance of the proposed protocol can reach 100\% in the idea circumstance. Application of the proposed protocol has also been discussed.     

基于任意BELL态的量子密钥分配

为了提高量子密钥分配的安全性和效率,利用量子纠缠交换的规律,提出了基于纠缠交换的量子密钥分配协议。通信双方通过简单的BELL测量建立起共享密钥,窃听者不可能窃取密钥而不被发现。该协议与其它分配协议的不同在于,可以实现对任意两个BELL态进行BELL测量达到量子密钥分配的目的。协议的实现只需要EPR粒子对,而不需要制备多粒子纠缠态。分析结果表明,此协议只用到两粒子的纠缠态,不需要进行幺正操作,它不仅能够保证密钥分配的安全性,而且简单高效。     

双路连续变量量子密钥分发协议的有限码长效应分析

研究双路连续变量量子密钥分发协议安全码率在有限码长效应下的影响。使用中心极限定理和最大似然估计原理进行参数估计,重新计算符合实际情况的安全码率。选择适合的密钥长度和调制方差,使得协议最优化。模拟仿真合适参数使其安全性能接近无限码长条件的安全性能,发现有限码长效应将使双路连续变量量子密钥分发协议安全性能下降。     

基于量子搜索算法的非对称量子加密协议(英文)

Quantum cryptography and quantum search algorithm are considered as two important research topics in quantum information science.An asymmetrical quantum encryption protocol based on the properties of quantum one-way function and quantum search algorithm is proposed.Depending on the no-cloning theorem and trapdoor one-way functions of the publickey,the eavesdropper cannot extract any private-information from the public-keys and the ciphertext.Introducing key-generation randomized logarithm to improve security of our proposed protocol,i.e.,one privatekey corresponds to an exponential number of public-keys.Using unitary operations and the single photon measurement,secret messages can be directly sent from the sender to the receiver.The security of the proposed protocol is proved that it is informationtheoretically secure.Furthermore,compared the symmetrical Quantum key distribution,the proposed protocol is not only efficient to reduce additional communication,but also easier to carry out in practice,because no entangled photons and complex operations are required.     

基于EPR纠缠对的量子保密通信技术探讨

本文详细分析了量子密码系统与经典密码系统的区别,以及量子保密通信的发展历程和研究的必要性,并对3个基本量子密钥分发协议进行了描述;重点对EPR协议进行了分析和推导,介绍了相关的量子理论基础,研究了量子保密通信中的量子密钥分发的具体实现过程和量子身份认证的必要性,提出这两部分是量子保密通信系统的必要组成部分,并对量子保密通信技术现状和研究方向进行了探讨,为量子保密通信系统的设计提供参考.     

基于挑战-应答机制的量子密钥分发协议

基于BB84协议,利用挑战-应答机制,提出了一种量子密钥分发协议。发送方Alice和接收方Bob通过安全信道共享三个不同的Hash函数( , 和 ),以及随机比特串 。在每次密钥分发时,Alice产生随机比特串 （挑战信息）和 （密钥）,结合 和 ,基于BB84协议产生光子串 ;Alice将 和 发送给Bob,Bob接收到对应的 和光子串 ;Bob利用 ,结合 和 ,基于BB84协议对光子串 进行测量得到 。理想情况下共享密钥 。另外,Bob利用 , , 及 产生应答序列 ;Alice和Bob利用各自拥有的序列及 分别产生序列 和 ,并对各自的 做更新。在密钥分发过程中光子的利用率为百分百,该协议既有BB84协议类似的安全性,又有单向身份认证功能。     

量子消息认证协议

研究了在量子信道上实现经典消息和量子消息认证的方法。给出了一个基于量子单向函数的非交互式经典消息认证加密协议。证明了给出的协议既是一个安全的加密方案,也是一个安全的认证方案。利用该认证加密协议作为子协议,构造了一个量子消息认证方案,并证明了其安全性。与BARNUM等给出的认证方案相比,该方案缩减了通信双方共享密钥的数量。     

基于W态与Bell态纠缠的QDKD方案

为了提高密钥分发效率,利用量子密集编码的原理设计了一种基于W态和Bell态纠缠的量子确定性密钥分发方案(Quantum Deterministic Key Distribution, QDKD)。方案中,消息发送者Alice通过对持有粒子实施幺正操作实现确定性密钥的编码,接收方Bob利用粒子间联合测量获得确定性密钥。除去用于窃听检测的粒子,制备的粒子全部用于消息传输,每发送5个粒子可以实现5bits确定性密钥的分发。最后,利用信息论方法对方案进行安全性分析,结果表明,方案是安全可靠的,任何窃听行为能够被及时发现。