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GHZ态纠缠交换的量子秘密共享

提出了一个基于GHZ态纠缠交换的新的量子秘密共享方案．该方案中，消息发送者Alice通过对GHZ态纠缠交换和局部幺正操作使得接收者Bob和Charlie能直接共享其秘密消息．所提出的方案是高效的，除去用于窃听检测的粒子，其余粒子全部用于消息传输，2个GHZ态纠缠交换可以共享2 bit经典消息．安全分析表明, 该方案是安全的, 适合将三方秘密共享协议推广到多方的情形．     

基于W态的量子密钥分配和秘密共享

介绍了W态的特点,证明量子密钥分配和秘密共享方案所基于的W态只能为系数全部相同的对称形式,提出了一种基于W态的量子密钥分发方案。接收方随机非对称地使用消息模式和控制模式来保证该量子密钥分发协议的安全。继而分析该协议的安全性。提出了一种基于W态的量子秘密共享方案,分析了该协议的安全性。与以往采用GHZ最大纠缠态的量子密钥分配和秘密共享方案相比,基于W态的方案效率不高,本文的目的是为了证明可以采用不同于GHZ态之外的其它态用于量子密钥分配和秘密共享。     

基于纠缠交换和局域操作的量子秘密共享

为提高量子秘密共享的效率，提出了一种直接共享经典消息的协议. 协议充分利用了Bell态纠缠交换和局域操作的性质. 为了检测是否存在窃听者，通信粒子被分为检测和消息2部分，对检测部分采用共轭基测量的方法确保传输安全后，再对消息部分作局域操作编码. 分析表明该协议是安全的，效率可以达到2个Bell态共享2?bit经典消息.     

基于纠缠交换(n-1，n)门限量子秘密共享方案

利用量子纠缠交换的思想,给出了一个(n-1,n)门限量子秘密共享方案(QSS)。发送方利用局域幺正操作和纠缠交换,将子秘密分发给每个参与者。双方通过随机非对称使用消息模式和控制模式来保证量子信道的安全。研究表明,本方案是安全的。与采用GHZ纠缠态的量子秘密共享方案相比,本方案具有较高的效率。同时,本方案的实现只涉及Bell态,在现有的技术基础上是可行的。     

基于GHZ态的两方量子密钥协商协议

针对目前基于多粒子纠缠态的量子密钥协商协议利用现有技术无法实现多粒子纠缠态的联合测量问题, 本文基于三粒子GHZ态,提出了一个新的两方量子密钥协商协议。该协议通过利用三粒子GHZ态的测量相关性和延迟测量技术,确保了两个参与者能公平地建立一个共享秘密密钥。由于该协议仅用到了Bell测量和单粒子测量,它在现有技术基础上实现较容易。安全性分析证明了此协议既能抵抗参与者攻击和外部攻击,也能成功地抵抗两种特洛伊木马攻击。并且该协议不但在无噪声量子信道上是安全的,而且它在量子噪声信道上也是安全的。最后,与已有的安全两方量子密钥协商协议比较发现该协议也能达到很高的量子比特效率。     

基于部分纠缠态的高效量子安全直接通信

基于两粒子部分纠缠态提出一种高效量子安全直接通信方案。该方案利用诱骗态来检测窃听,协议安全性等价于BB84协议的安全性。通信双方分别通过受控非操作和局域幺正变换编码秘密消息,利用von Neumann测量,结合经典通信实现秘密消息的高效直接传递。与现有协议不同,通信双方通过不同的操作编码和传输秘密消息,共享两个不对称的量子信道,同时在恢复秘密消息时通信双方各自持有攻击者不能掌握的关键量子比特,使得协议在理想和噪声信道中均安全。所有纠缠比特都用于传输秘密消息,协议的量子比特效率较高。     

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。     

利用团簇态实现量子信息分离

提出一个利用5粒子团簇态作为量子信道分离任意2粒子态的量子信息分离方案.方案中,发送者(Alice)、接收者(Bob)和控制者(Charlie)共享5粒子团簇态的量子信道,发送者将需要传送的信息传送给接收者的过程,必须由控制者和接收者共同配合才能完成,否则任何人也得不到信息.发送者和控制者对所拥有的粒子作相应的测量后,通过经典信道告知接收者,接收者选择相应的测量完成量子信息分离方案.     

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．     

应用超纠缠态的量子信息分离

应用超纠缠态进行量子信息分离,其方案与传统的量子信息分离方案原理一致．发送者Alice将信息发送给Bob和Charlie共享,其中任何1个人都不能独立获取信息,必须依靠双方合作才能得到,因此能克服因为某人不忠诚或者窃听而带来的破坏和损失．本方案的优点在于要传送的虽然是单光子携带的信息,但包含极化自由度和空间模自由度,比传统方案的单光子信息量大,可节约资源,提高长距离量子通信能力．     

一种单轮的动态组密钥协商机制

针对动态组密钥协商协议中,轮数大多为2轮,且效率不高的问题,利用ID-based密钥体系下的“免交互两方静态共享秘密”技术,构建了一种单轮信息交互的基于成员认证的组密钥协商协议,并将协议推广到组成员动态变化的情况.它使得密钥协商阶段所需的广播交互消息数目较2轮的协议减少一半,因而通讯效率得以提高.该协议的密钥协商过程是安全的,并且具备“前向”和“后向”安全属性,它能适用于不要求“完美前向安全”的安全组通信应用.     

量子LDPC码在量子密钥分配中的应用

首先将BB84密钥分配协议等价成一个特殊的Wire-tap信道模型,即主信道是比特翻转率为0.25ε的二进制对称信道,窃听信道是删除概率为(1-ε)的二进制删除信道;然后利用量子LDPC码CSS(C1,C2)的编码方法和性质实现BB84协议下的Wire-tap信道的安全通信,同时证明了BB84协议的安全性;最后,通过计算该特殊的Wire-tap信道的安全容量,得到了基于量子LDPC码的BB84协议的可容忍误码率.