基于GHZ态纠缠交换的量子确定性密钥分发方案

为了提高确定性密钥分发效率,提出了基于GHZ态纠缠交换的量子确定性密钥分发(Quantum deterministic key distribution,QDKD)方案,方案充分利用量子力学纠缠交换的原理,通信双方通过共享一对GHZ粒子态,在纠缠、测量操作后接收者Bob可根据发送者Alice发送的经典信息推断出确定密钥,该协议与其他基于GHZ纠缠态的QDKD方案不同之处在于,使用的两个GHZ粒子态制备操作且粒子分发操作由Bob完成,安全分析表明窃听者的窃听行为会被及时发现。所提出的方案是高效的,除去用于窃听检测的粒子,所剩的粒子全部用于信息传输,能够达到60%的密钥分发效率,且方案可操作性强.     

基于W态的量子确定性密钥分发方案

提出了一种基于W态的量子确定性密钥分发方案,方案采用在量子信道中传输更加稳定的W态作为承载信息的粒子,利用量子相干特性以及一串公开的信息序列S作为密钥分发的关键,在兼顾传输粒子稳定性的前提下能够达到54.54%的密钥分发效率,与使用GHZ态相比,在效率相差无几的情况下保证粒子在传输过程中具有更强的鲁棒性。安全分析表明,此方案能经受窃听者采取的截获——转发（重发）攻击和纠缠攻击两种攻击方式,确保通信安全可靠。同时,该方案在执行过程中不涉及任何幺正操作,简单便捷。     

基于可重用基序列的量子安全通信方案

 本文利用两粒子最大纠缠态作为经典信息的载体,根据通信双方事先共享的基序列之间的相 互关系制备和测量量子态,结合纠缠纯化和密性增强技术,提出了一种量子安全通信方案, 并且分析了它的安全性.由于方案中测量基的选择是确定性而非随机性的,所以避免了密钥 分发过程中的粒子浪费.若不考虑窃听检测所消耗的粒子,平均1个纠缠粒子对能够建立1 qu bit量子密钥或者1 bit经典密钥.     

基于单粒子的量子公钥加密协议

提出一种基于单粒子的量子公钥加密协议。利用随机序列的映射关系对私钥实施量子操作,生成用于消息加密的量子公钥。根据量子不可克隆和密文不可分辨定理,引入新的量子源作为通信传输的载体,设计了易操作的加密编码和解密规则;采用分块的方法,优化了窃听检测方法,降低了对发送方存储能力的要求;结合一次一密的加密方案,保证了在量子通信信道中传送密钥和消息的安全性。基于纠缠态的量子加密算法和基于单粒子的量子公钥加密方案相比较,所提出的协议易于实现,具有良好的使用价值。分析表明,本协议是安全的。     

诱骗态量子密钥分发系统的安全分析

目前诱骗态量子密钥分发系统被许多实验系统所采用,并且一些文献声称诱骗态具有理想的安全特性。诱骗态在抵抗量子数分离攻击方面有一定的优势,但是,它并不能完全解决量子密钥分发系统的安全问题,并且目前被广泛采用的改进的诱骗态方案在窃听检测环节存在明显的缺陷,不可能是一个具有理想安全特性的解决方案。文中对诱骗态量子密钥分发系统的安全性漏洞与缺陷进行了分析和评论。     

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。     

基于一类W态密集编码的量子安全直接通信方案

根据三粒子一类W态的特性及密集编码思想,提出了一种新的基于一类W态密集编码的量子安全直接通信方案。方案中除了安全检测的粒子,剩余的所有传输粒子全部对秘密信息进行密集编码,极大的提高了通信效率。同时为了保证方案的安全性,在粒子分发阶段利用W态粒子间的纠缠关联性,对信道进行了两次安全检测;在信息粒子传输阶段用粒子顺序重排和插入诱骗光子相结合的方法来提高对窃听者的检测率,减少信息的泄露量。最后的安全性分析表明,方案在提高通信效率的同时,保证了信息传输的安全性。     

基于GHZ态局域测量的量子秘密共享

提出了一个基于GHZ态局域测量的新颖且高效的量子秘密共享方案.该方案充分利用了GHZ态3个粒子间的相关性,不需要进行任何酉操作或纠缠交换,只通过局域测量,就可在通信者之间建立共享联合密钥.除去用于窃听检测的粒子,其余粒子全部用于消息传输,每个GHZ态可以共享一个比特经典消息,效率达到100%.同时,对于可能存在的攻击方式,文中给出了详细的安全性证明.最后,建立了效率与安全的关系模型,并用MATLAB进行了比较深入的仿真分析.     

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d维Bell纠缠态的量子安全直接通信方案

为提高昌燕等提出的量子安全直接通信的通信效率和安全性,设计了基于d维Bell纠缠态的量子安全直接通信方案.通信前发送方(Alice)对d维Bell态粒子进行幺正变换来编码秘密信息,将变换后的d维Bell态粒子二序列发送给接收方(Bob),利用通信双方各自的POVM测量结果和Bell态粒子的纠缠特性,结合部分经典信息实现秘密消息的传输.采用熵理论、概率论分析协议的安全性,结果表明提出方案是安全的,且比昌燕等提出方案的传输效率高,窃听探测率也提高了11％.     

用三态粒子的直积态进行量子密钥分配及受控量子直接通讯

基于Bennett等提出的非纠缠的非局域性,提出了两个三态粒子的直积态正交集的性质,即用三个幺正变换能够实现不同的复合空间之间的转换,并且不同的复合空间之间具有关联性.这些性质可以被用于量子通讯和量子密码术.作为这些性质的应用,我们提出了一个量子密钥分配方案以及量子受控通讯的方案.由此说明,将三态粒子的直积态用于量子信息处理,不仅具有大容量、高效率的优点,而且能够保证安全性.     

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.     

基于单粒子态的双向认证多方量子密钥分发

量子密钥分发是一种重要的量子通信方式.为了提高量子密钥分发的可行性、安全性和效率,提出了一种基于单粒子态的具有双向认证功能的多方量子密钥分发协议.在协议中,量子网络中的任意两个用户均可在半可信第三方的帮助下进行双向认证并共享一个安全的会话密钥;协议中作为量子信息载体的粒子不需要存储,这在当前技术下更容易实现.安全性分析表明所提出协议在理论上是安全的.     

Two-step unsymmetrical quantum key distribution protocol using GHZ triplet states

The security, efficiency, transmission distance and error rate are important parameters of a quantum key distribution scheme. In this article, the former two parameters are focused on. To reach high efficiency, an unsymmetrical quantum key distribution scheme that employs Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) triplet states and dense coding mechanism is proposed, in which a GHZ triplet state can be used to share two bits of classical information. The proposed scheme can be employed in a noisy or lossy quantum channel. In addition, a general approach to security analysis against general individual attacks is presented.     

基于量子线路逻辑运算的单光子量子态测量方案

在量子探测领域,关键任务之一就是要对未知量子态进行测量以获取量子态信息。通过将量子计算中的量子门所组成的量子线路应用于量子探测领域,提出实现单光子未知量子态的测量方案。利用量子计算的叠加性、纠缠性、可纠错性以及量子线路的可集成性,可以使得探测更具高效性并简化探测的实验系统。利用本文提出的探测新方案,通过仿真计算对该方案进行了模拟。在该方案的理论计算与仿真模拟结果的基础上,得到了以下的结论:通过在不同信噪比等参数的条件下选择适当的测量次数,基于量子线路的方案可以得到较为精确的测量结果。     

利用cluster态实现任意两粒子纠缠态的概率隐形传态

提出两个概率隐形传态方案,这两个方案都是以一个四粒子cluster非最大纠缠态作为量子信道来实现未知两粒子纠缠态的隐形传态.在第一个方案中传送的是一个特殊的两粒子纠缠态,此纠缠态可以实现一定的概率传输,此概率由cluster态中绝对值较小的两个系数决定.在第二个方案中,传送的是任意两粒子纠缠态,与第一方案相比,Bob除了需要实施幺正变换外,还要实施量子控制相位门才能重建被传送的纠缠态.使用非最大纠缠cluster态作为量子信道可以节约更多的纠缠资源和经典信息.     

量子密钥分发网方案的改进设计

量子密码术要走向实用化,必须实现多用户间的量子密钥分配.首先介绍了基于EPR对的E91量子密钥分发方案.利用该协议,我们在现有量子密钥分发网方案的基础上提出了一种实现多用户网络下任意多个用户之间的密钥分发方案,并融合波分复用技术对级联式环型量子密钥分发网方案进行了改进.     

应用诱骗态的光子轨道角动量测量设备无关量子密钥分发协议的研究

轨道角动量作为量子信息的一种载体,可应用于测量设备无关量子密钥分发协议中,来消除发送端和接收端间的基校准。诱骗态技术可以消除量子密钥分发协议采用弱相干光源时易被分裂攻击的缺陷。本文将轨道角动量态、测量设备无关方案和诱骗态方案相结合,设计一种基于高效轨道角动量分离方法的诱骗态光子轨道角动量测量设备无关量子密钥分发协议方案,避免了极化方案中对极化基的依赖性缺陷,提高了密钥速率,本文给出了该方案密钥速率的理论推导,并分别对采用无限个诱骗态和两个诱骗态时该方案密钥速率进行了仿真。研究结果表明,在相同条件下,基于轨道角动量的MDI QKD协议方案比极化方案密钥速率更高。