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Bell态的两方互认证量子密钥协商协议

针对已有互认证量子密钥协商协议需要可信或者半可信第三方参与造成的步骤繁琐且通信量大的问题,基于Bell态和其纠缠交换性质提出了一个新的两方量子密钥协商协议。该密钥协商协议无需可信或者半可信第三方的参与,就能实现参与者之间的身份互认证和公平的密钥协商,因此降低了协议的通信复杂度。安全性分析表明,该互认证的密钥协商协议能保证身份认证过程可以抵抗假冒攻击,密钥协商过程能抵抗外部攻击和参与者攻击。另外,与已有互认证量子密钥协商协议相比,该协议的量子比特效率较高,且其量子态制备和测量用现有技术更易实现。     

利用贝尔测量的高效量子密钥分配协议

提出了一个建立在EPR关联之上的量子密钥分配协议。通信双方通过交换量子位和贝尔测量建立起共享的密钥,没有第三方可以窃取密钥而不被发现,因此该协议是安全的;该协议也是高效的,除了少数用作检错的量子位之外,所有的量子位都对密钥有贡献。     

基于四粒子纠缠态的两方量子密钥协商协议

量子密钥协商协议允许参与者通过公开的量子信道公平地协商一个共享秘密密钥，任何参与者的子集都不能独立地确定该共享密钥。它的安全性由量子力学原理保证，因此能够实现无条件安全，已经吸引了大量的关注。该文基于四粒子纠缠态和逻辑量子比特，提出了两个分别抵抗集体退相位噪声和集体旋转噪声的鲁棒的两方量子密钥协商协议。安全性分析证明这两个协议既能抵抗参与者和外部攻击，也能成功地抵抗两种特洛伊木马攻击。另外，这两个协议也能达到比较高的量子比特效率。     

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。     

利用正交直积态的量子密钥分配协议

基于量子密钥分配协议是目前实现密钥分配最安全的方法,两个三态量子位组成的复合系统中存在一组正交直积态,它可以表现出非定域性。该文提出了一个建立在该系统的非定域性基础上的量子密钥分配协议,协议双方通过交换量子位和集体测量建立起共享的密钥。量子力学的基本原理保证了该协议是无条件安全的,没有第三方可以窃取密钥而不被发现。该协议不需要纠缠态,也不需要做任何量子操作。因此,它更容易在实践中实现,同时具有更高的可靠性与健壮性。     

一种量子密钥分发和身份认证协议

提出了一种基于量子纠缠态和非正交态的密钥分发及身份认证协议.其中纠缠态粒子用来分发密钥,非正交态粒子用来认证身份和检测量子信息有无被窃听.两者用"按密钥穿插"的方法混合在一起进行传输.由于非正交态粒子的双重作用,不但使得认证过程中不必传递经典信息,而且提高了密钥分发效率.另外此协议同时完成了密钥分发和身份认证,有效防止了以往所提出的协议中可能存在的假冒问题.     

量子纠错码在安全性证明中的应用研究

针对BB84协议,简要介绍3类量子密码安全性证明方法,深入研究了基于纠缠提纯和基于量子CSS码的安全性证明方法。重点分析量子纠错码在Lo-Chau和Shor-Preskill两类代表性方案中的应用,同时研究了两类等价性:单向纠缠提纯和量子纠错以及纠相位错和去窃听者纠缠。通过举例具体分析并实现了量子纠错码在安全性证明中的作用,验证了基于纠缠的量子密钥分配协议与标准BB84协议安全性分析之间的等价性,证明了纠比特错和纠相位错的可分离性,充分体现了量子纠错码在安全性证明中的重要作用。     

基于BB84协议的量子加密

信息的安全性取决于密钥的安全而不仅是算法的安全。介绍了量子加密以及BB84协议,对其安全性进行了分析,并给出例子详述量子密钥的传送过程。理论分析证明,这种密钥分配方案是绝对安全的。     

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.     

自适应调整量子多用户检测方案

量子多用户检测是实现量子通信网络化和实用化的关键问题之一.结合经典多用户检测理论,分析了量子多用户检测的特点,建立了多用户量子通信信道模型,提出了一种量子多用户检测方案.该方案通过自适应调整测量算子实现多用户接收.通过对实际光纤量子信道的测量,验证了此方法的有效性,同时证明该方案具有降低测量误码率的优点.     

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.     

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%.     

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.     

量子移动通信最优纠缠中继与量子搭桥方案研究

根据量子力学原理,量子通信具有经典通信无可比拟的安全保密性,因而成为当前通信领域新的研究热点。量子移动通信是未来量子通信系统的重要组成部分,纠缠中继是量子移动通信的关键技术之一。然而,由于在无线信道上存在各种干扰和噪声,使得量子纠缠态远程传送的实现面临很大困难。为此,本文提出了基于量子态隐形传送的移动纠缠中继和量子搭桥方案,建立了网络的分层结构模型,研究了相关的路由协议(QMRP协议)。分析结果表明,即使在移动终端之间没有共享EPR纠缠对的情况下,该方案仍然可以完成量子态的无线传输,而且其传输时延与链路的距离和基站数目无关,因此,从数据传输时延的观点来看,本方案是最优的。     

多方控制的多粒子未知态双向量子隐形传态方案

从任意的未知单粒子态和双粒子态的量子隐形传态出发,提出了一种由多方控制的任意多粒子未知量子态的双向受控量子隐形传态方案。该方案的优点主要有：一是多方参与控制,提高了量子隐形传态的安全性;二是双向受控隐形传态实现了双向通信,提高了量子态信息传输的效率;三是操作简单,具有实验可操作性。     

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。     

一种可提高安全通信距离的诱骗态量子密钥分发方案

为提高量子通信安全通信距离,提出一种将修正的相干光(MCS)用于诱骗态量子密钥分发的方案．通过削除弱相干光源中的两光子脉冲,降低多光子脉冲的影响,从而提高安全通信距离．理论分析得到了采用MCS后的单光子计数率和误码率的数学表达式．仿真结果表明,在相同的密钥产生率下,此方案将量子通信的安全通信距离提高约10％,接近完美诱骗态方案的安全通信距离．