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。     

噪声信道下量子隐形传态协议研究综述

实用化量子隐形传态技术作为发展可拓展量子计算和量子网络的必经途径,在金融、政务、国防军事、远距离通信（如空间探测）等领域中大显身手,量子纠缠与超联合测量给量子隐形传态基础理论和应用技术带来了巨大挑战,同时也为理论和技术（应用）层面产生基础创新带来了契机。该文从量子纠缠演化与免疫噪声模型、量子信道容量与编码、量子隐形传态机制方面对免疫噪声的量子隐形传态协议研究进行综述,最后探讨未来的研究热点和发展趋势。     

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.     

一种基于量子保密通信及信息隐藏协议方案

为保证网络信息安全,提出了一种具有高安全性基于量子保密通信及信息隐藏协议方案.方案整体上采用与传统经典载体信息隐藏相类比的方法,根据量子态利用量子力学性质设计秘密信息编码方案隐藏秘密信息;利用2个n(n为大于2的整数)粒子纠缠态之间的纠缠交换、一个m粒子纠缠态与一个n(m、n为大于1的整数且m≠n)粒子纠缠态之间的纠缠交换设计秘密信息编码方案,将隐秘信道建立在量子保密通信协议中形成最终的量子信息隐藏协议.并且有望提高目前量子信息隐藏协议的隐藏容量和安全性.     

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。     

基于纠缠交换的量子身份认证协议

提出了基于纠缠交换的量子两方身份认证协议,并扩展到基于纠缠交换的量子多方身份认证协议.协议中通信用户初始共享的纠缠粒子对用作认证密钥.用户通过对事先共享的纠缠粒子对进行纠缠交换和经典通信,实现用户之间的身份认证.另外对2种量子身份认证协议的安全性分别进行了分析.     

多用户量子密钥分配方案及协议设计

在纠缠态和纠缠交换的基础上,提出一种多用户量子密钥分发方案及协议．该方案只需n个量子信道就可实现n用户系统两两之间的密钥分发．量子交换中心通过纠缠交换建立量子信道,量子信道一旦建立,系统中任意两个用户即可进行量子密钥分发．还探讨了系统容量问题,结合话务量的概念,给出了量子Bell基测量单元数m与用户数n的关系式．量子交换中心完成纠缠交换后不再介入密钥分发,从而保证了通信的安全性．     

带陷阱的B92量子密钥分配协议

把量子力学应用到密码学中产生了一个新的学科--量子密码学.量子密码提供的密钥交换方式,能够自动检查是否有人在窃听,这是公钥体制所不具备的.对有噪声的B92协议作了一些改进,这种改进的核心思想是在考虑提高传输效率的基础上,发信方故意公布假的测量基,以诱使窃听者现身.考虑到实际应用情况,此方案采用的是在实用中保证安全性的前提下,发送方和接受方通过第三方普通信道协商好量子接收的规则,从而大大提高了传输的效率.这种改进方案对其他带有噪声的量子密码协议同样适用.     

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。     

Ad Hoc网络中联合功率节省与功率控制的MAC协议

针对Ad Hoc网络中的能量效率与网络容量问题,提出了一种单信道环境下联合功率节省和功率控制的MAC协议PSPC．该协议在每个信标间隔周期内由交换控制信息窗口阶段和数据交换阶段组成．在交换控制信息窗口期间,节点通过交换控制信息来估计传输数据时实际使用的传输功率,与此同时,接收节点将自己在接收数据过程中可以容忍的最大噪声功率通知给可能造成冲突的相邻节点．在数据交换阶段,节点根据在控制信息窗口中获得的信息来决定实际的数据发送功率．对于不能传输或无数据传输的节点,则进入睡眠状态,直到本周期结束．仿真实验证明了提出的PSPC协议在节省能量的同时显著地提高了网络的吞吐量．     

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.     

噪声背景下多用户量子信令传送保真度分析

为了研究噪声背景下多用户量子信令的传送保真度问题,给出了信令保真度的定义和传送方式,分析了信令传送成功率与纠缠度的关系,建立了保真度的计算模型,最后进行了仿真研究。结果表明,多用户量子信令传送成功率与量子信道的纠缠度密切相关,环境噪声对信道纠缠度的干扰限制了信令传送的距离和效率,在传送成功率与纠缠度之间存在指数变化规律。随着信令输出样本数的增大,信令保真度逐渐收敛。因此,为了确保量子信令的精确传送,必须根据通信距离适当调整信令输出样本数。     

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。     

标准模型下基于无证书密钥封装的口令认证密钥交换协议

为确保协议的安全性,提出了一种标准模型下可证安全的口令认证密钥交换协议。利用无证书密钥封装机制来传递口令等用户身份验证信息;基于DDH(decision Diffie-Hellman)假设,在标准模型下证明了新协议的安全性。结果显示,该协议是前向安全的,可实现用户间的双向认证,能够有效地抵抗多种攻击。     

通用可组合安全的Internet密钥交换协议

通过对新一代Internet密钥交换协议(IKEv2)进行分析,指出了其初始交换过程中存在发起者身份暴露和认证失败问题．而在无线接入网络环境下,对发起者身份等敏感信息进行主动保护是十分必要的．提出了一种适用于无线网络环境下的Internet密钥交换协议,该协议让响应者显式地证明自己的真实身份,实现了对发起者主动身份保护．并通过重新构造认证载荷,有效防止了认证失败问题．在通用可组合安全模型下,证明了该协议达到了通用可组合安全．性能分析和仿真实验表明,该协议具有较少的计算量和通信量．     

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。     

两方量子密钥协商协议的改进

针对Hsueh和Chen的基于最大纠缠态两方量子密钥协商协议存在安全漏洞,即发送方可单方控制共享密钥的问题,通过增加接收方的幺正操作给出了一个改进方案.利用幺正操作来代替对发送方的安全检测,这从根本上满足了量子密钥协商中各参与者都贡献于共享密钥的生成和分配这一基本要求,从而使其抗发送方攻击的安全性依赖于基本物理原理而非检测光子技术.安全分析表明,该方案可有效抵抗外部攻击和参与者攻击.与另一改进方案相比,该方案以更小的代价解决了原协议的漏洞,提高了协议效率.