两个基于四粒子纠缠态的量子秘密共享方案

本文分别基于四粒子Cluster态和一个非对称的四粒子纠缠态,提出两个量子秘密共享的方案,其中共享的秘密是未知的单粒子态。秘密的发送者需要对手中的粒子进行Bell基测量,协助者需要对手中的粒子进行测量或者实施幺正操作,最后接收者通过对手中的粒子进行相应的幺正变换或者受控非门操作,就可以重构原始秘密。通过分析表明,任何一个代理者在其他两方协助下是可以恢复秘密的,所以我所提出的方案是高效且安全可靠的。     

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。     

可认证的多方量子秘密共享协议

利用Bell态的特性,提出一个可认证多方量子秘密共享协议.在协议中,秘密消息分发者通过局域幺正操作将两比特的经典秘密消息编码到量子载体中,并利用量子纠缠将其分割传输给n个代理人.每个代理人对手中的粒子进行Bell测量,以获得各自的子秘密.在消息重构过程中,当且仅当这n个代理人协作才能恢复出共享的秘密消息.同时,结合经典Hash函数对分发者和代理人的身份进行认证,实现双向认证的功能.最后,对协议的安全性和认证性进行了详细的讨论,表明所提方案在理论上是安全的.此外,本方案的实现只涉及到Bell态的制备和测量,这在现有的技术条件下是可行的.     

多方分层远程态制备*

提出一个以多粒子纠缠图态为量子信道的任意单量子态的多方分层远程态制备(MHRSP)的新协议。在该方案中,利用前馈测量策略,发送者将一个秘密量子态不对称地分配给两级代理,其中两级代理的人数原则上是可以任意的,并且不同级别的代理具有恢复发送者秘密的不同权限。进一步地,将上述MHRSP协议进行了推广,得到一个多方分层联合远程态制备(MHJRSP)方案。所提出的两个方案不涉及非局域操作,它们是安全而不被窃听的,期望能在现实世界中得到有效的应用。     

基于非纠缠量子秘密共享的盲签名方案

综合考虑量子制备、量子存储、量子纠缠、量子操作、签名效率等因素,提出一种基于非纠缠量子秘密共享的盲签名方案,被签名的信息既可以是经典信息也可以是量子信息。消息拥有者根据其子秘密对将要签名的消息盲化,签名者根据其子秘密对盲化后的消息进行签名。方案使用非纠缠量子实现秘密共享,验证方只有在其他两方的合作下,才能根据其子秘密实现对签名的验证。研究表明方案满足不可伪造性、不可否认性,在节省资源和提高效率等方面也有显著提高。     

利用最大真纠缠六方态共享经典秘密信息

纠缠是一种重要的量子信息资源,Bell态、GHZ态等纠缠态被广泛用于量子秘密共享中。Borras等人发现的最大真六方纠缠态在任意的双方割之间具有最大的纠缠值,已经被证明可用于量子隐形传态,并表现良好的性质。通过分析Borras态的结构,利用广义Schmidt分解工具,构造了一个具体的量子秘密共享协议:事先在Alice和4个代理之间共享一个Borras纠缠态,Alice拥有其中2个qubit,代理们分别拥有它的1个qubit,则Alice可在代理间共享2bit经典信息。     

利用纠缠态实现任意N粒子量子态的秘密共享

针对量子秘密共享的量子态局限于最大纠缠态的问题,提出一种实现任意N位量子态的秘密共享方案。该方案使用纠缠态作为量子信道,首先发送方对粒子进行Bell基测量,然后接收方Bob或Charlie使用单粒子测量,最后参与者根据Alice和单粒子测量得到的结果,选用合适的联合幺正变换对量子态进行相应的变换,这样可以实现任意N粒子量子态的秘密共享。该方案能够抵御外部窃听者和内部不诚实参与者的攻击,安全性分析表明此方案是安全的。     

基于团簇态的量子秘密共享方案

提出了一个基于团簇态的量子秘密共享方案,发送者通过Pauli操作将经典秘密信息编码在团簇态上进行分发,接收者通过联合测量实现秘密共享。协议插入EPR对作为诱骗态以防止窃听,通过安全性分析证明本协议是安全的,可以抵抗截获-测量、截获-重发和纠缠-测量攻击。此外,协议传输一个四粒子团簇态可以共享四个经典比特信息,量子比特效率达到100%。     

动态分等级量子比特共享协议

量子秘密共享是量子密码研究的一个重要分支,针对多方共享量子比特情况进行研究,提出一个新的动态量子比特共享协议。此协议中,参与共享的成员是分等级的,量子信息的管理者在无需建立新的量子信道的情况下可对秘密重构系统中的参与者进行裁员。裁员后,管理者通过量子操作可以对量子信息进行更新,而剩余的有效参与者无需对自己手中的粒子执行额外操作就可完成新信息重构。此外,还讨论了协议的正确性、安全性及共享成员的等级性。     

基于量子秘密共享的盲签名方案

提出了一种基于量子秘密共享的盲签名方案。其中量子秘密共享中用到了Bell纠缠和诱骗光子;盲签名使用的是异或操作和Hash函数。Bell纠缠是纠缠态中最简单的纠缠,而异或操作也是简单易操作;诱骗光子和Hash函数保证了安全性,将这些结合的本方案简单安全易实现,同时还保证了信息的盲性、签名消息的不可否认和不可伪造性。     

Splitting a quantum secret without the assistance of entanglements

The existing secret sharing schemes of sharing quantum information usually require the resource of entanglements no matter they are based on quantum teleportation or remote state preparation. However, in the practical applications, it is difficult to build faithful and stable entangled channels among many users. We show how the quantum information splitting and reconstruction can be implemented without the assistance of entanglements and give a quantum secret sharing protocol based on the theory of quantum interference. We also discuss its security against the individual attacks and generalize its three-party case into a multiparty case.     

Controlled teleportation

In this article, we review the recent development of controlled teleportation which can be used for sharing quantum information and has important applications in remote quantum computation. We introduce the principles of a couple of controlled teleportation schemes with maximally entangled quantum channels and those with pure entangled quantum channels (non-maximally entangled states). The schemes based on maximally entangled states have the advantage of having maximal efficiency although there are differences in their implementations in experiment. In the controlled teleportation schemes using non-maximally entangled states as the quantum channels, the receiver can reconstruct the originally unknown state by adding an auxiliary particle and performing a unitary evolution. No matter what the unknown state is (a single qubit state or an m-qudit state), the auxiliary particle required is only a two-level quantum system.     

基于QDP的蝶形量子网络编码方案

当前已有的蝶形量子网络方案多数只能完成量子态经公共信道进行交叉传输,并且为实现蝶形网络的量子态无损传输,通常需要消耗纠缠资源。结合量子直接传态方案中态传输的方法,提出一种在蝶形网络中传输任意已知单量子态的网络编码方案。利用处于基态的单粒子作为量子寄存器,实现每个接收节点均能同时接收到来自全部发送节点发送的不同量子态。整个通信过程不需要使用纠缠资源和测量操作,仅通过各节点执行相关酉操作即可完成通信。并且将该方案扩展至采用多种形式的量子态作为寄存器以及发送节点和接收节点个数更多的情况。     

三态纠缠的可控的量子秘密共享协议

提出由3个节点组成的星型量子网络中,基于三态纠缠的可控的量子秘密共享协议。在协议中,3个节点S₁、S₂、S₃共享2N个GHZ-like states,发送编码序列,利用可控制的状态参量α,将测量结果的联合计算共享密钥。理论分析证明,该协议对于外在的窃听者Eve和内在的窃听者都具有很高的安全性。如果存在窃听者,则必然发现,从而保证了共享量子密钥的安全性。     

基于格的可验证秘密共享方案

可验证秘密共享是密码学领域中的一项重要分支.以往可验证秘密共享方案的有效性通常是基于离散对数的数学难题,然而离散对数问题已经被证明在量子计算模型下是不安全的.因此,需要借助格难题去实现可以抵抗量子攻击的可验证秘密共享方案.本文分析现有的可验证秘密共享方案,针对现有方案计算效率低和无法抵御量子攻击的缺陷,利用格密码学中的数学难题,提出一种新的可验证秘密共享方案.该方案相对于以往的可验证秘密共享方案,具有更高的计算效率和抗量子攻击的特性.     

基于d维多粒子纠缠态的(t,n)门限量子秘密共享

为了突破Hilbert空间2维度的局限性，解决秘密重建过程中部分参与者缺席的问题，使用[d]维多粒子纠缠态，提出了一个[(t,n)]门限量子秘密共享方案。秘密分发者制备[n]个[d]维2粒子纠缠对，将第2个粒子分别分发给[n]个参与者。当秘密分发者选择自己手中[t]个粒子进行联合投影测量时，纠缠交换使得参与者手中的对应[t]个粒子坍塌成一个[t]粒子纠缠态。这[t]个参与者通过QFT变换和Pauli运算将份额加入[t]粒子纠缠态。最终，共享的秘密由这[t]个参与者一起合作恢复。安全性分析表明，该方案能抵抗截获-测量-重发攻击、纠缠-测量攻击、合谋攻击和伪造攻击。