基于三粒子纠缠态的未知单粒子态的量子秘密共享

提出了两个未知单粒子态的量子秘密共享方案,分别使用一个对称的三粒子纠缠态和一个不对称的三粒子纠缠态作为量子信道来实现态的共享。在发送者和协助者分别对各自所拥有的粒子实施Bell基测量、单粒子态测量之后,接收者对所拥有的粒子作相应的幺正操作才能实现初始量子态的重构。方案可以推广至任意两粒子和多粒子纠缠态的量子秘密共享。在安全性方面,考虑了来自外部和共享者内部的盗窃情况,经讨论可认为所提出的方案是安全可靠的。     

通过六比特最大纠缠态来分裂量子信息

量子信息分裂或量子态共享是经典秘密共享方案在量子方案中的概括。在量子信息分裂中,一种量子态的形式被划分并分发给多个接收者。提出一个通过使用六粒子的最大纠缠态作为量子通道来分裂两量子比特混态的方案。首先Alice执行两个bell基测量并且宣布测量结果,同时分配Charlie(Bob)来重建未知的初态。如果控制者Bob(Charlie)同意帮助Charlie(Bob)获得初态,他们就在各自的量子比特上执行单粒子测量。在发送者对粒子执行Bell基测量以及合作者对粒子执行单粒子测量之后,通过运用适当的幺正算符,接受者可以重建发送者信息的初始状态。     

基于GHZ态的三个量子位秘密共享方案

提出了利用五个粒子纠缠GHZ态作为量子信道来完成三个粒子纠缠态的隐形传态,从而实现三个量子位的秘密共享方案,并对方案进行安全性分析。该方案充分利用GHZ态五个粒子间的相关性,通过一次Bell基测量和三次单粒子测量,并通过相应的幺正变换即可实现Alice和Charlie之间三个量子位的秘密共享。与相关文献相比,在没有增加粒子数的前提下,提高了量子位的传输,为量子密钥共享传递更多量子位提供了理论基础。     

基于五粒子团簇态实现四粒子团簇态的概率隐形传态

为实现更经济的四粒子团簇态的概率隐形传输,提出了一种利用五粒子团簇态为量子信道的隐形传态方案.基于解纠缠-隐形传输-重构纠缠方法,发送者在发送信息之前对信息态进行一次控制非门操作和投影测量,将解纠缠的信息发送给接收者.在这个过程中发送者需要进行2次Bell基联合测量和1次单粒子测量,接收者根据发送者的测量结果进行相应操作,得出解纠缠的信息态.引入辅助粒子重构原始的未知信息态,信息传输成功的概率为4|a|2,提出的方案可以很好地应对一般窃听方式.     

一种新的未知三粒子量子态秘密共享方案

提出了使用GHZ的三粒子纠缠态作为量子信道来实现三个未知量子纠缠态的秘密共享,并对方案的安全性进行了证明。该方案通过对粒子进行三粒子GHZ态的测量和X基测量,最后使用相应的幺正变换来实现三个量子位的秘密共享。与相关文献相比,此方案既完成了对未知三粒子纠缠态的秘密共享又没有增加量子信道的实现难度,为共享更多位的量子秘密共享方案提供了理论依据。     

在第三方控制下实现量子隐形传输

提出了一种利用两粒子最大纠缠态和三粒子部分纠缠态作为量子通道,成功实现量子隐形传态的方案,其中作为通道的三粒子部分纠缠态可以由一般的GHZ态经过一个H门和CNOT门得到,并且与以往一般的三粒子通道相比,它可以传输更多的信息给接收者。发送者Alice在以Bell基为底的基础上对手中的粒子进行测量,然后把测量结果通过经典信道告诉控制者Charlie,Charlie以非最大纠缠Bell基为底,对粒子进行测量,把结果告诉接收者Bob,最后Bob对粒子进行相应的幺正变换,即可得到最初态。此方案采用非最大纠缠态作为量子通道,在Charlie的控制下,有可能实现传输概率100%的完美传输。     

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.     

基于信道加密的量子安全直接通信

基于量子信道加密原理,结合Ping-Pong协议控制模式和信息模式的概念,提出了一个量子安全直接通信协议。在此协议中,发送者和接收者用n对Bell态作为量子信道,发送者用controlled-Not操作将单粒子纠缠入量子信道,接收者用controlled-Not操作将单粒子与量子信道解纠缠。通信双方依次执行控制模式和信息模式,控制模式检测窃听,信息模式发送秘密信息。控制模式和信息模式均不会对已建立的量子信道造成破坏,因此建立量子信道的过程仅需一次,此后通信双方可以反复进行控制模式和信息模式进行窃听检测和秘密信息传输。     

基于W态的量子秘密共享协议

基于W态及其非定域纠缠关联性,利用量子远程通信设计了一种量子秘密共享协议。在该协议中,Alice制备三粒子W态及秘密量子信息,将W态中的任意两粒子分别发送给Bob1和Bob2,并对自己拥有的粒子进行Bell基联合测量;依据Alice的测量结果,Bob1和Bob2联合进行相应的局域操作就能共同得到秘密信息。并对协议的安全性进行了详细分析,研究表明该协议能抵御多种攻击,如干扰重发攻击、纠缠攻击等。     

基于正则图上量子游走的仲裁量子签名方案

量子游走已经被提出可以用于瞬时地传输量子比特或多维量子态。根据量子游走的隐形传输模型,该文提出一种无需提前准备纠缠源的基于正则图上量子游走的仲裁量子签名算法。在初始化阶段,密钥是由量子密钥分发系统制备;在签名阶段,基于正则图上的量子游走隐形传输模型被用于转移信息副本密文从发送者到接收者。具体地,发送者编码要签名信息的密文在硬币态上,通过两步正则图上的量子游走,可以自动地产生用于量子隐形传输必须的纠缠态。发送者和接收者对制备的纠缠态的测量为签名生成和签名验证的凭据。在验证阶段,在仲裁的辅助下,验证者依照发送者的经典结果核实签名的有效性。此外,随机数和认证的公共板被引进阻止接收方在接收真正信息序列之前的存在性伪造攻击和否认攻击。安全性分析表明设计的算法满足签名者和接收者的不可抵赖以及任何人的不可伪造。讨论表明方案不能抗击发送者的抵赖攻击,相应的建议被给出。由于实验上已经证明量子游走可以在多个不同的物理系统上实现,因此该签名方案未来是可实现的。     

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.     

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％.     

一种无纠缠态的量子秘密共享协议

秘密共享是指将一个秘密按适当的方式进行隐藏或拆分,只有若干个参与者一同协作才能恢复该秘密,该技术在云计算领域中能够确保信息安全和数据保密.提出了一种不使用纠缠态的量子秘密共享协议,通过使用量子密码算法确保系统的安全性.相比其他的秘密共享协议,该协议具有以下优点:与传统的基于数论的秘密共享协议相比,本协议由于使用量子通信的技术,从而能够有效抵抗Shor算法攻击;相比其他的量子秘密共享协议,由于本协议没有使用量子纠缠态,在技术程度上更容易实现;如果存在攻击者或恶意的参与者,该协议能够在秘密恢复过程中迅速发现,避免恢复错误的秘密.     

基于四粒子cluster态的N位量子态秘密共享方案

为了实现N位量子态秘密共享,提出利用四粒子cluster态作为量子信道,cluster态虽然不是最大的纠缠态,但是有比最大纠缠态更强健的性质,通信者Alice通过添加辅助粒子,并对量子态进行五粒子联合测量,Bob（Charlie）对手中的粒子进行单粒子测量,并把结果和恢复量子态需要进行的操作告知Charlie（Bob）,Charlie（Bob）按照从Bob（Charlie）处得到的信息对手中的粒子进行相应的操作,最后再根据需要,把量子态通过相应的量子线路得到所需要共享的量子态。安全性分析证明此方案是安全的。     

利用cluster态实现任意两粒子纠缠态的概率隐形传态 的量子概率隐形传态*

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。在第一个方案中我们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,我们要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。与文献[Li D C, Cao Z L. Commun. Theor. Phys., 2007, 47:464]相比,我们使用的是cluster非最大纠缠态作为量子信道,因此我们的方案可以节约更多的纠缠资源和经典信息。     

四粒子任意态的概率隐形传态的两种方案

提出利用四个二粒子部分纠缠态作为量子信道,实现四粒子任意纠缠态的概率隐形传输的两种方案.发送者做四次Bell基测量,然后接收者通过引入辅助粒子并做适当的幺正变换,就能以一定的概率完成四粒子纠缠态的隐形传输.由变换算符出发,利用变换算符之间的关系给出两种方案的理论分析.