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。     

基于部分纠缠态的量子安全直接通信协议

提出一种新的带认证的三方量子安全直接通信协议。该方案利用共享的三粒子部分纠缠态和CNOT门来编码和译码,两方可同时向第三方传递秘密消息,共享的部分纠缠态可重复使用。在理想信道下,协议对于非相干攻击是安全的。该方案通过认证可以验证客户端身份的合法性,部分纠缠态在实际中容易制备和保存,能够实现两方同时跟第三方直接通信。     

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。     

基于量子隐形传态的水下传感器网络分级加密通信协议

针对水下传感器网络中通信信息安全性与水声信道通信特性的不足,提出了一种基于量子隐形传态的水下传感器网络分级加密通信协议.一级在水面基站与自由水下航行器之间,采用量子隐形传态实现两者之间共享量子密钥,利用纠缠关联空间非定域性保证其通信信息安全性;二级在水下节点到水下自由航行器之间,采用对称加密算法实现两者之间信息的加密传输,利用对称加密快捷的优点提高其通信信息效率.分别对量子攻击、经典攻击及通信效率这3个方面进行了分析,证明该协议能有效防止量子态截获、重构、替换等攻击.     

基于Bell态的量子隐私查询与双向身份认证方案

量子隐私查询可以同时保证用户和数据库提供商的隐私安全,量子身份认证可以在通信过程中实现更加可靠的身份认证。提出一种基于BELL态的多功能量子密码协议。基于非对称QKD的思想,又提出一种量子隐私查询方案。该方案可以帮助用户安全高效地实现隐私查询,同时严格保证数据库的安全性。为了提高量子资源的利用效率和增加量子资源的实际用途,完成非对称QKD过程后,该协议可以完成一次双向的身份认证过程。最后给出了严格的协议安全性证明过程。     

基于纯态的量子通信系统模型

量子通信与量子计算已经引起人们极大的关注.对于量子态如何用于信息处理的问题,提出了量子通信的两种基本模型:量子直接通信模型与量子隐形传态通信模型.在量子直接通信模型中,用模块化的方法将量子通信全过程分为量子信源编译码,量子信道编译码,量子信道与量子噪声模块,并详细阐述了各个模块的功能与用途.在量子隐形传态通信模型中,利用量子隐形传态特性,通过将待传粒子与纠缠对的联合测量模块化为量子调制部分,给出了基于隐形传态的量子通信一般模型.量子通信在安全性及效率方面具有经典通信无法比拟的优势.     

基于量子Calderbank-Shor-Steane纠错码的量子安全直接通信

量子安全直接通信是继量子密钥分配之后提出的又一重要量子密码协议,它要求通信双方在预先不需要建立共享密钥的情况下就可以实现消息的保密传输.给出了一个新的量子安全直接通信方案,该方案利用量子Calderbank-Shor-Steane(CSS)纠错码和未知量子态不可克隆等性质,方案的安全性建立在求解一般的线性码的译码问题是一个NP完全问题、Goppa码有快速的译码算法和量子图灵机不能有效求解NP完全问题的基础上.在协议中,发送方Alice把要发送的秘密消息转化为一一对应的错误向量,把错误向量加到其接收到的、Bob编码过的量子态上,并发给接收方Bob.Bob利用其私钥,通过测量、解码可以得到错误向量,并可以用相应的算法恢复出秘密消息.控制量子信道的攻击者Eve不能恢复出秘密消息,因其不知道Bob的密钥.与已有的量子安全直接通信方案相比,该方案不需要交换任何额外的经典信息和建立量子纠缠信道.     

基于四粒子W态的量子密钥分配协议

量子的纠缠特性可以有效并且安全地应用于量子秘钥分配协议。提出一个基于四粒子W态的密钥分配协议。利用量子W态在量子比特丢失后拥有较强鲁棒性的特点,通过使用不同的测量基把检测信道和生成密钥的粒子区分开来,经贝尔测量和与运算使通信双方生成一致的密钥。除了用于信道检测的粒子外,其余的粒子都参与了最后密钥的生成,使得粒子的利用率较高。最后,对提出的四粒子W态的密钥分配协议的安全性进行了分析。     

GHZ态的多参数测量控制概率隐形传态

量子隐形传态大多都使用最大化纠缠态作为量子信道,但最大化纠缠资源只存在于理想情况下。研究了非最大化纠缠信道的量子隐形传态,基于非最大化纠缠GHZ态提出了一个新型的概率控制隐形传态方案。通过引入多参数通用测量,可以根据量子信道参数调整测量基参数,进而实现最佳的成功概率。加入了量子控制者,使方案具有更高的灵活性。该方案可以被扩展到接收者没有足够量子能力的半量子通信情况,进一步扩大了概率隐形传态的应用范围。     

Deterministic secure quantum communication without unitary operation based on high-dimensional entanglement swapping

By analysis of the basic properties of entanglement swapping of high-dimensional Bell states,a universal and general deterministic secure quantum communication(DSQC)protocol is proposed,in which unitary operation is not required.By making use of the results of high-dimensional Bell measurement,the sender and the receiver can encode and decode the message respectively by performing the modular addition and subtraction.Two mutually complementary bases are constructed;and according to the property of mutual complement,a method for checking security of the high-dimensional quantum channel is put forward.Some common attack strategies are analyzed,and the corresponding error rates are calculated.Then the upper bound of the threshold of error rate is deduced.     

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.     

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。     

多参数测量的分层量子态分享

融合了分层量子态分享及多参数测量思想,提出了一个研究不同最大纠缠量子信道的分层量子态分享可能性的新框架,并以4-粒子团簇态作为量子信道为例说明了该框架是可行的,指出该例是现有协议的推广。考虑到最大纠缠态的保持对现有技术的挑战,将上述框架推广到非最大纠缠信道的情形,且以4-粒子非最大纠缠团簇态为例,验证了这个推广框架用于研究不同非最大纠缠信道的分层量子态分享是可行的。进一步,分析了验证实例的成功概率(经典耗费)与测量参数或量子纠缠参数间的依赖关系,说明了可以根据量子信道的参数来调整测量基的参数,达到调节成功概率或经典耗费,满足真实世界中不同需求之目的。     

量子多重代理盲签名协议

多数情况下,原始签名人只需委托一个代理人对文件进行签名,但是为了分散代理签名人的权利,使得多人对文件进行代理签名,提出了一种量子多重代理盲签名协议。该协议利用了Bell态和Bell测量之间的关联特性,使得原始签名人可以委托多人对文件进行签名,而且签名人数可以根据实际的需求进行变化,提高了方案的灵活性。安全性分析表明,该协议能够抵制内部攻击和外部攻击,是一个安全可实现的协议。     

分层远程量子态制备

提出了研究分层远程态制备（HRSP）的一般方法;系统地证明了分别以4粒子[Ω]态和4粒子团簇态作为量子信道的HRSP都是可能实现的。随后;将所提出的HRSP方案推广到研究分层联合远程态制备（HJRSP）的一般方法;并指出以5粒子团簇态为量子信道的HJRSP协议是可行的。此外;将HJRSP方案修改成概率HJRSP方案;并以5粒子非最大纠缠团簇态为量子信道证实其可能性。