一类多方与多方量子秘密共享方案

通过采用一种对Bell态的两个粒子分别进行不同局域操作的变换方法,提出一类新型的多方与多方量子秘密共享协议。该协议可以抵抗现有的各种攻击策略如纠缠交换攻击、密集编码攻击等,还可以抵抗成员欺骗攻击,即具备可验证功能。同时,该协议还具有高效率、可动态更新子秘密和增减代理成员等特点。     

任意未知三维二粒子态的短距离量子隐形传态

为克服长距离量子隐形传态方案中局域操作受限,且易受环境干扰影响通信质量的缺陷,利用1个三维Bell态和1个处于基态的辅助粒子作为量子信道,提出一个任意未知三维二粒子态的短距离量子隐形传态新方案．在该方案中,发送方和接收方除共享三维Bell态外,还必须预先共享1个辅助粒子．发送者对辅助粒子执行量子门运算后,需对其Bell粒子和未知量子系统进行联合测量,并向接收者发送该测量的经典信息．结果表明,接收者以100%的概率将自己拥有的Bell粒子与辅助粒子的量子态转换成被发送者摧毁的未知量子态的精确复制品．本方案传输距离短、承载信息量大、耗费纠缠资源少,在诸如芯片的固态器件上的量子隐形传态有很好的应用前景．     

基于高维Bell态的量子秘密共享协议

秘密共享作为信息安全方向的一个重要分支,在信息保护与密钥管理等方面发挥着重要作用。随着量子纠缠理论的发展,逐渐涌现出了许多基于Bell态特性提出的量子秘密共享协议。为了提高信息的传输效率,本文研究了高维Bell态在秘密共享协议中的应用,提出一种全新的量子秘密共享协议,通过幺正操作的特殊性质对高维Bell态进行转换,将明文信息编入高维Bell态并安全传输,从而实现了平均一个Bell态安全共享log₂d²bits二进制信息的目的。与利用双量子比特Bell态的协议相比,该方案具有良好的安全性和较高的信息传输效率。     

一个基于Bell态的高效量子秘密共享协议

利用量子安全直接通信(QSDC)的思想,提出1个新的基于Bell态的高效量子秘密共享（QSS）方案. 该方案利用量子相干性和1个随机比特串,Alice直接让Bob和Charlie共享其秘密消息,而不是首先与Bob和Charlie建立共享的联合密钥,再用联合密钥传输消息. 1个Bell态可用于共享2?bit的经典信息. 研究表明该方案是安全的.     

基于纠缠交换的量子秘密分享新方案

提出利用三对Bell态纠缠粒子来实现基于纠缠交换的三部分的量子秘密分享方案,并对已有的量子秘密分享方案进行推广.     

基于多项式分解定理的门限签名方案

为了解决采用秘密共享方案构建门限特性的传统门限签名方案不能抵抗内部成员的合谋攻击这一问题,提出了一种不采用秘密共享机制的门限签名方案.该方案基于有限域上的多项式分解定理构建门限特性,可以保障共享密钥的安全.对该方案的正确性和安全性进行分析,结果表明,该方案不仅能抵抗合谋攻击,而且还具有签名成员的可追查性和防伪造攻击的能力.     

用非最大纠缠信道实现量子态的理想传输

为了使用非最大纠缠量子态作为传输信道实现量子态的理想传输,在接收端提出可逆纠缠匹配方法。该方法通过隐形传输中的张量表达式求出Bell基和2粒子计算基之间的过渡矩阵(测量矩阵),待发送端执行完Bell基测量,接收端得到坍缩态后引入若干个粒子组成辅助信道,从接收端量子态的张量表达式中可以看出辅助信道和传输信道以及测量矩阵之间的内在关系,利用此关系令辅助信道参数矩阵为传输信道参数矩阵和测量矩阵的乘积的逆矩阵,接收端对持有粒子和辅助信道进行Bell基测量和变换,即可恢复出初始态。该方法与引入单粒子辅助量子态的方法相比,可以实现量子态的理想传输。     

利用GHZ态实现可控的量子秘密共享

提出了一种利用Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态实现秘密重建时机可控的量子秘密共享方案. 该方案充分利用了GHZ态3个粒子间的相关性和Hadamard门的特殊性质,通过让Bob和Charlie共享GHZ态共享联合密钥,并使用Hadamard门保证了协议的可控和安全. 方案中,平均消耗1个GHZ态可以共享3 bit经典信息. 由于所有量子态的传输都是单向的,且除去用于检测窃听的粒子外其他均用于有效传输密钥,所以量子比特效率理论上接近100%.     

基于W态和Bell态的量子协议

利用W态和Bell态组成的奇数粒子复合量子态,实现任意单量子和两量子比特完美隐形传输协议,稠密编码协议和量子秘密共享协议。对于隐形传输协议,给出发送方的测量基和接收方恢复信息的酉变换;对于稠密编码协议,只需要传输3个量子比特,就能够实现5个经典比特信息的传输。     

多个控制者参与的量子态受控传递

本文提出了多个控制者参与的量子态受控传递方案。在该方案中,除了传递者Alice对其拥有的两个粒子作Bell基联合测量外,两个控制者大Charlie和小Charlie还必须对其拥有的控制粒子进行量子操作和测量,才能将未知量子态由Alice处传递到Bob处。此外,还研究了引入辅助粒子的方法来实现该受控传递的方案。     

一种基于六态量子密钥的图像加密算法

鉴于现有图像加密技术的局限性以及量子密钥分配方案的高度安全性,提出一种基于六态量子密钥的图像加密算法。在四态方案(BB84协议)两组共轭基的基础上,引入1对旋转测量基构成六态方案基矢空间;由六态方案产生随机的二进制密钥串,将密钥串与图像数据进行异或运算,对图像数据置换,实现图像的加密。实验结果与安全性分析表明:新算法密钥空间增大,可抵御穷举攻击;明密文相关度低,可有效抵御选择明文攻击;算法对密钥初始值敏感性强,安全性提高。     

可证明安全高效的仲裁量子签名方案

针对以往一些仲裁量子签名(AQS)方案无法抵抗接收者的已知明文攻击的缺点,提出了一种高效抗伪造的AQS方案. 在新方案中,签名者将每个EPR(Einstein-Padolsky-Rosen)粒子对中的2个粒子分别发送给签名者和接收者. 签名者将该粒子与签名消息纠缠后对其测量,接收者根据收到的粒子串和测量结果恢复消息,并对2个粒子串进行比较判断,以此来保证量子签名的完整性. 在签名时,签名者将量子信息通过变量加密后发送给接收者,以保证签名者和接收者都不能对签名进行抵赖. 同时,新方案将一种特殊的量子门操作和量子一次一密结合起来以此保证接收者无法进行已知明文攻击.     

高效的多比特量子公钥加密方案

在量子计算机问世后,目前广泛使用的公钥密码体制将被破译,故而急需提出新的可替换的抗量子计算攻击的公钥密码体制.结合量子比特旋转变换和经典的单向函数（Hash函数）构建了一个多比特的量子公钥加密方案,分析结果显示,该方案可以抵制前向搜索和选择密文攻击,而且加密相同长度的明文所需的公钥量子比特数比Kawachi等的方案显著降低.     

格上的代理重签名方案

针对量子环境下基于大整数分解与离散对数困难问题代理重签名的不安全性,提出一种能够抵抗量子攻击的代理重签名方案．借助Xagawa的代理重加密技术和格上的无陷门签名技术,构造了第一个基于格的代理重签名方案,并运用格上的小整数解问题(Small Integer Solution,SIS)的困难性对其进行了安全性证明．证明和效率分析结果表明,该方案具有双向性、多次使用性、密钥最优性以及透明性,与基于其他困难问题的代理重签名方案相比,具有渐近计算复杂度低的优点．最后,把该方案扩展为基于身份的代理重签名方案．     

基于LWE问题的发送方可否认公钥加密方案

采用可否认加密方案可以有效解决因敌手胁迫导致的信息泄露问题。目前，国内外学者提出的可否认加密方案，大多不能抵御量子计算机的攻击，且没有对方案的性能进行分析和实现。针对该问题，本文提出并实现一种基于容错学习困难问题（LWE）构造的可否认加密方案。该方案在具有抵抗量子攻击能力的同时，还可以将明文否认成任意的假明文，使得发送方可以抵御敌手的胁迫攻击。首先，利用LWE问题中的不可区分性质，在均匀空间中构建了一个密度很小的子集“模糊集”；利用低密度的“模糊集”构造比特0和1的密文，实现对明文比特的单向否认，同时降低了单比特解密时的误码率。然后，通过提出的一种明文编码方法，实现了对单个比特的双向可否认，使得发送方将原明文抵赖为任意的假明文。经理论分析可知，该方案具有可否认性，是IND–CPA安全的，且误码率和密文膨胀率不高。采用C++语言对该方案进行了实验实现。通过对大量比特流的加解密实验得到的平均误码率、密文膨胀率与理论分析相符合；与基于二次剩余的可否认加密方案进行对比，本方案在抗量子攻击上有着明显优势，加密效率提高了70%，密文膨胀率约减小了3倍。     

时间调制量子木马窃听方案

研究了经典Bob量子密钥分配协议的安全性.提出了一种针对该协议的量子木马窃听方案——时间调制量子木马窃听方案.该窃听方案可以有效窃听通讯者的信息,并且不被发现.在此基础上,通过旋转单光子探测器,就可以有效防止时间调制量子木马窃听,从而提高了协议的安全性.     

量子信令传输损伤概率模型及修复策略

根据多级分层量子信令网络的信令交换需要,提出了基于纠缠交换、局部幺正变换和量子隐形传态的量子信令直接传输方法.分析了量子信令损伤的因素以及修复策略,提出了量子信令传输损伤的概率模型(P模型).所提出的概率模型体现了非理想经典信道和噪声背景对信令的影响,计算性复杂度低.分析结果表明:所提出的量子信令交换方法适合于多级量子信令网中信令传输的要求,对拦截-测量-转发、截获-替换、增加附属位等攻击具有很强的安全性.     

利用LWE问题构造的多机构属性基加密方案

由于大多属性基加密方案以双线性映射为基础,因此存储和计算代价较大,且无法抵抗量子攻击．针对上述问题,基于格上的带误差学习问题提出一种多机构属性基加密方案．该方案由多个属性机构管理不同的属性集,并分别为其权限内的用户分发密钥,保证安全性的同时提高系统整体效率;同时,运用Shamir门限秘密共享技术,采用访问树结构实现访问策略的与、或、门限3种操作,灵活性高．此外,该方案利用格理论替代双线性对,引入无维数增长的格基派生算法,提高了加解密速度,降低了用户私钥和密文的存储代价．经安全性分析证明,方案在标准模型下满足选择明文攻击安全．通过与其他方案的对比,表明该方案访问策略灵活,功能完善,系统性能优化,可以更好地应用于大规模分布式环境．     

一种侧信道攻击Rainbow签名的算法

Rainbow是一种数字签名方案,它基于多元多项式结构构造,属于多变量密码体系。相比现有的签名方案,如RSA和ECC方案,Rainbow的特点是能够抵御量子计算机攻击,被认为是下一代签名方案的重要候选。基于Rainbow的重要性,该文对Rainbow的硬件安全进行了分析,提出了一种基于差分能量分析和故障分析的侧信道分析算法,将Rainbow作为目标,实施侧信道攻击。实现了Rainbow签名电路,并进行功耗采集,对采集的2 000条功耗曲线进行分析和计算,获取了Rainbow所有的密钥。     

概率致盲攻击模型下被动诱骗态量子密钥分发安全性分析

在量子密钥分发(QKD)系统实现的过程中,非理想的器件会使整个系统的安全存在一定隐患,比如攻击者可以针对非理想的单光子探测器发起致盲攻击,通常通过监测电流以发现致盲攻击.针对这一防御策略,人们又提出了概率致盲攻击,在不引起系统电流明显改变的前提下窃取部分密钥信息.诱骗态方案是现在QKD系统中普遍使用的方案,其中被动诱骗...