基于高维纠缠交换的无酉操作确定性安全量子通信

在分析高维Bell态纠缠交换基本性质的基础上,提出不需要任何酉操作、具有通用性和一般性的高维确定性安全量子通信方案.利用高维Bell测量的结果,发送方和接收方分别进行模加、减运算即可编码、解码信息.构造了两组互补的基,并根据其互补性质,提出了检测高维量子信道是否安全的方法.详细分析了几种常用攻击策略,并计算了这些攻击所引起的错误率,进而推导出通信双方需设定的错误率阈值的上界.     

Deterministic secure quantum communication based on entanglement

Based on entanglement, a deterministic secure quantum communication protocol is proposed to distribute secret messages deterministically. In this scheme the messages are encoded in the particles of the Einstein-Podolsky-Rosen （EPR） pairs rotated random polarization angles by applying random and independent operations. Security analysis indicates that this scheme is secure against the present Trojan horse attack strategy and the impersonation attack strategy, and it can also ensure the security of the messages in a low noisy channel. Moreover, it has an advantage that communication can be launched by the sender just like an actual communication system.     

基于Bell态纠缠交换的身份认证协议

提出了一种新的量子身份认证协议,该协议以Bell态为传输载体,利用Bell态纠缠交换和Bell基测量对通信用户进行身份认证。两个Bell态的传送过程中不需要做任何的幺正变换,只需要执行Bell基测量和按位异或运算就可以实现信息的传输。整个过程中,量子载体操作简单且容易实现。此外,也验证了此协议的正确性。     

基于四粒子团簇态的量子安全直接通信协议仿真

随着量子通信在近年来的不断发展, 量子安全直接通信成为了量子通信的一大重要分支。但目前的实验设备很难满足量子通信实验, 导致通信协议的正确性和安全性无法得到验证。针对这一问题, 提出了一种协议仿真算法。在Microsoft Visual C++6. 0平台上利用C++语言编写了量子安全直接通信协议的仿真程序, 最终实现了发送方和接收方之间的有效安全通信。仿真结果体现了量子通信的高效性和绝对安全性。实验结果与理论结果相吻合, 进一步验证了协议是安全、正确的, 也证明了用计算机对量子计算进行仿真的可行性。     

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。     

一种基于纠缠交换的可验证量子秘密共享协议*

提出了一种新的基于纠缠交换的可验证量子秘密共享协议,秘密分发者与其他参与者进行一对一的信息交互,对某一参与者等概率进入检测模式或信息模式,直至确定信息发送安全后,再与下一参与者进行信息交互。本协议不仅能够避免外部窃听,又可以防止内部欺骗,从而保证共享信息的正确性和安全性,达到可验证的效果。     

基于对称W态和身份认证的安全量子通信协议

由于W态纠缠的强鲁棒性,它被认为是更适用于量子信息处理和量子安全通信的信息载体。针对4粒子W态或3粒子非对称W态量子直接通信效率低下或物理实现困难等缺陷,利用3粒子对称W态和量子身份认证机制,提出了一种新的确定型安全量子通信协议。该协议由认证码生成、量子态准备、量子态分发、安全检测与身份认证和消息通信五阶段组成,通信双方只需进行两粒子Bell基、单粒子Z基或X基测量,通信效率也有所提高,即1个3粒子W态传输1经典比特信息。安全分析证明该协议能有效抵抗各类窃听者Eve攻击和伪装攻击,具有较好的安全特性。     

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。     

基于Bell态与其纠缠性质的量子密钥分发

为了提高量子密钥分发的可行性、安全性和效率,在通信双方间通过构建经典信道和量子信道,提出了一种基于Bell态与其纠缠性质的量子密钥分发协议.该协议可行、安全、简单有效,通过严格的数学推导证明了窃听者不可能获取密钥而不被发现.此外,得出了该协议效率与安全的数学模型,并通过MATLAB仿真分析了协议效率与安全的关系.     

基于纠缠交换的分布式量子身份认证方案

分析了在网络环境下的量子身份认证技术,提出了在分布式网络环境下,通信双方共享密钥串,利用纠缠交换技术进行身份认证的方案,并分析了方案的可行性。     

基于量子逻辑的确定型正则文法

基于量子逻辑的文法理论是量子计算模型的一个重要研究方向.给出了基于量子逻辑的确定型正则文法的概念,证明了基于量子逻辑的确定型正则文法与基于量子逻辑的确定型自动机的等价性.利用此等价性,给出了量子确定正则语言的代数刻画和层次刻画,并得到量子确定正则语言关于正则运算的封闭性.     

一种基于DCSK的数字保密通信系统

传统的基于混沌键控(CSK)保密通信需要在收发两端建立混沌同步系统,而混沌信号由于对初值的极端敏感性而极难达到同步,所以这种方式难以用于实际。针对这个问题,提出了一个新的差分混沌键控(DCSK)系统,此系统收发端不需混沌同步。深入研究了差分混沌键控(DCSK)调制的性能,并且和二相相移动键控(BPSK)调制进行了比较。最后给出了一个DCSK调制在图像传输中的新应用。     

无纠缠量子秘密共享中酉操作的选择

文中针对不使用纠缠态的量子秘密共享方案,提出了一种Bell态替换攻击策略,并定量分析了当量子秘密共享方案采用常见的几种酉操作组合时,这种攻击的最小失败概率,从而得到酉操作的选择和Bell态替换攻击效果之间的若干关系.对于量子秘密共享方案的设计和实施中,如何选择酉操作以保证通信安全的问题,文中的工作具有重要的指导作用.     

Selection of unitary operations in quantum secret sharing without entanglement

We propose a substitute-Bell-state attack strategy for quantum secret sharing schemes without entanglement,as well as a definition of the minimum failure probability of such attack strategy.A quantitative analysis of security degrees corresponding to different unitary operations is also provided,when the secret sharing schemes without entanglement are stricken by substitute-Bell-state attack.As a result,the relation between the selection of unitary operations and the effect of substitute-Bell-state attack i...     

Cluster态的量子签名方案

提出一种利用Cluster state纠缠态实现的量子签名方案。该方案中用Cluster态作为量子信道,每一组量子比特串分别分发给消息拥有和签名者Alice、公证人TA、验签名者Bob。加载消息的方法是Alice在TA规定量子比特串序列下,分别对拥有的量子比特对的第一个量子比特进行幺正变换操作而进行。对拥有的量子比特对进行的Bell测量结果是消息的签名。Bob对拥有的对应的两个量子比特对进行Bell测量来验证签名,但要得到公证人TA对其约束才能完成。Cluster state纠缠态在纠缠特性、局域操作保真性和安全性有较好的性能。     

基于对等组的P2P安全通信机制

当前对P2P网络系统安全的研究大多着眼于构造信任和名誉模型,而对通信过程的安全问题研究较少。提出了一种基于对等组实现的P2P安全通信机制——P2PSCM。P2PSCM首先为通信节点构建安全对等组。组内节点相互通信时,先通过交换公私密钥和对称密钥建立节点间安全通信渠道;然后采用对称密钥加密传输数据;最后对接收数据进行身份确认与完整性验证,确保相互间安全通信。     

基于多涡卷混沌系统的数字保密通信方案

为增强传统的混沌保密通信系统抗干扰能力和提高其保密性,提出了一种基于多涡卷混沌系统同步的数字保密通信方案.在该加密方案中,利用多涡卷混沌系统的特点来构造流密码.数值模拟结果表明:该保密通信系统具有很高的抗差函数攻击能力,在同步信号被干扰时,保密通信系统具有一定的抗误码率.