基于半量子的量子秘密信息互换协议

提出一种基于半量子的秘密信息互换协议,使得通信双方在半可信第三方TP的帮助下可以公平地实现秘密信息互换。在协议中,TP制备Bell态粒子,并将粒子分别发送给通信双方,通信双方将自己的秘密信息加载在粒子中返回给TP。TP对粒子进行测量,并公布测量结果,通信双方可以根据TP公布的测量结果推断出对方的秘密信息。同时,只有TP具备完整的量子能力,使得该协议对于量子资源的需求大幅下降。通过协议分析可以证明,该协议面对截获/重发攻击、中间人攻击、特洛伊木马攻击都具有抵抗性,并且在面对不诚实的TP或通信方时,诚实的通信方可以发现这些欺骗行为。     

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。     

基于半量子秘密比较的量子拍卖协议

针对量子密封拍卖协议中报价隐私保护不足、第三方不可信、对参与双方量子能力要求较高等情况，提出了一种将高能级单粒子作为信息载体的基于半量子秘密比较的量子密封投标拍卖协议。协议过程无需第三方参与，且采用半量子方式，仅要求拍卖方为强量子能力方，投标方仅需拥有反射粒子及制备单粒子的能力。协议利用半量子秘密比较，实现对投标方报价的隐私保护，拍卖方仅能获得报价之间的大小关系，而无法获取具体报价。文中通过理论分析证明了所提协议具有较高的安全性，能够抵御测量-重发攻击、截获-重发攻击、纠缠攻击、共谋攻击等多种攻击，且协议通信效率较稳定，不受投标人数的影响。     

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。     

多用户网络量子密码术的改进

针对经典的利用EPR粒子纠缠态互换的量子密钥传输协议存在的问题,它提出了一个在多用户传输网络中,基于3个粒子的最大纠缠态GHZ安全的量子密钥传输协议.改进的量子密钥传输协议在通信节点与控制中心之间通过多个GHZ对完成该密码的安全分配系统.与经典的利用EPR粒子纠缠态互换的量子密钥传输协议相比,在传输网络中,窃听者Eve如果参与了3方的通信,要获得有用信息,必然要不断的引入错误,于是该网络的节点和控制中心将会发现Eve,保证了改进的多用户网络安全性.     

基于GHZ态的身份认证与密钥分配方案

在量子密钥分配协议中存在这样一个基本假设,即攻击者不能同时获得量子信道和经典信道上的信息;为解决这一假设性难题,对量子的纠缠特性进行了研究,提出一种基于GHZ三重态的身份认证与密钥分配方案,该方案在建立一次量子信道后利用GHZ三粒子的关联性实现通信双方与仲裁第三方三者之间的身份认证,然后利用远程传态实现通信密钥分配以及新认证密钥的分配,确保通信方身份不可伪造与通信信息安全,最后结合常见的攻击方式论证了该方案的安全性。     

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GHZ态的量子密钥分发协议

摘要：在用户与用户进行量子密钥分发的时候,随着用户数量的增加,用户之间需要建立大量的量子传输信道。基于减少量子传输信道数量问题,本文设计了一种基于GHZ态的量子密钥分发协。该协议由第三方进行粒子分配,利用三粒子GHZ态在Z基和X基下具有不同的表示的特性作为密钥分发的关键点。协议中由第三方向任意两名用户分发密钥,大大减少了量子信道的数量。经过安全性分析,本协议能抵御截获重发攻击,中间人攻击和纠缠攻击,而作为第三方可以是不可信的。     

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。     

Cybertwin中的格上生物特征认证密钥交换协议

针对基于Cybertwin的网络架构中通信双方存在信道安全以及隐私保护的问题,提出新的格上认证密钥交换协议。使用生物特征认证技术实现Cytertwin服务下的用户实名制登录和强身份认证需求,保证Cybertwin服务对用户网络行为的审计和追踪。通过引入通信方身份信息构造格上抗碰撞哈希函数,使身份信息在公共信道传输过程中能够应对量子威胁,同时满足用户匿名性和不可追踪性。最后基于RLWE问题设计了新的和解机制,通过两轮交互共享安全会话密钥。协议在BPR模型下满足理论可证明安全,具有抗量子攻击、抗临时秘密值泄露攻击、抗生物特征猜测攻击等安全特性。仿真实验表明该协议计算和通信开销适用于Cybertwin服务下数量庞大的终端互连需求。     

Three-party quantum secure direct communication against collective noise

Based on logical quantum states, two three-party quantum secure direct communication protocols are proposed, which can realize the exchange of the secret messages between three parties with the help of the measurement correlation property of six-particle entangled states. These two protocols can be immune to the collective-dephasing noise and the collective-rotation noise, respectively; neither of them has information leakage problem. The one-way transmission mode ensures that they can congenitally resist against the Trojan horse attacks and the teleportation attack. Furthermore, these two protocols are secure against other active attacks because of the use of the decoy state technology.     

一个强安全的无证书密钥协商协议的安全性分析与改进

Yang和Tan提出一个不需要双线性对的无证书密钥协商协议,并声称该协议满足前向安全性,即双方参与者的私钥和临时秘密信息不全部泄露,敌手就无法获得双方参与者协商的会话密钥。给出一种攻击方法:敌手只要得到一个参与者的私钥和另一个参与者的临时秘密信息,就可以获得双方已经协商的会话密钥。针对此缺陷,对协议做了改进,在改进协议中,双方参与者的私钥和临时秘密信息互相交织在一起,因而能抵抗上述攻击。     

Revisiting the security of secure direct communication based on ping-pong protocol[Quantum Inf. Process. 8, 347 (2009)]

A. Chamoli and C.M. Bhandari presented a secure direct communication based on ping-pong protocol[Quantum Inf. Process. 8, 347 (2009)]. M.Naseri analyzed its security and pointed out that in this protocol any dishonest party can obtain all the other one’s secret message with zero risk of being detected by using fake entangled particles (FEP attack) [M. Naseri, Quantum Inf. Process. online]. In this letter, we reexamine the protocol’s security and discover that except the FEP attack, using a special property of GHZ states, any one dishonest party can also take a special attack, i.e., double-CNOT(Controlled NOT) attack. Finally, a denial-of-service attack is also discussed.     

基于公开可验证秘密分享的公平合同签署协议

通过引入n个离线半可信第三方提出一种新的公平合同签署协议.该协议利用公开可验证秘密分享(PVSS)原理,不仅实现了签名者隐私的保护,还有效地降低了签名者中的一方与离线半可信第三方合谋来获取另一方签名的概率,从而使得合同签署协议具有更好的公平性.另外,本协议还通过利用多重签名技术,使签名者最终获得同时包含双方签名的合同,这是传统纸质合同的显著特点,因此提出的协议具有一定的实用性.     

Novel multiparty quantum key agreement protocol with GHZ states

In many circumstances, a shared key is needed to realize secure communication. Based on quantum mechanics principles, quantum key agreement (QKA) is a good method to establish a shared key by every party’s fair participation. In this paper, we propose a novel three-party QKA protocol, which is designed by using Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ) states. To realize the protocol, the distributor of the GHZ states needs only one quantum communication with the other two parties, respectively, and everyone performs single-particle measurements simply. Then, we extend the three-party QKA protocol to arbitrary multiparty situation. At last, we discuss the security and fairness of the multiparty protocol. It shows that the new scheme is secure and fair to every participant.