基于非纠缠量子秘密共享的盲签名方案

综合考虑量子制备、量子存储、量子纠缠、量子操作、签名效率等因素,提出一种基于非纠缠量子秘密共享的盲签名方案,被签名的信息既可以是经典信息也可以是量子信息。消息拥有者根据其子秘密对将要签名的消息盲化,签名者根据其子秘密对盲化后的消息进行签名。方案使用非纠缠量子实现秘密共享,验证方只有在其他两方的合作下,才能根据其子秘密实现对签名的验证。研究表明方案满足不可伪造性、不可否认性,在节省资源和提高效率等方面也有显著提高。     

基于Bell态纠缠交换的量子盲签名方案

基于量子纠缠交换理论,提出一种基于Bell态纠缠交换的量子盲签名方案。消息拥有者Alice将待签名消息发送给盲签名者Charlie,Charlie根据双方共享的量子密钥对消息进行盲化签名,加密后发送给消息验证者Bob。Bob收到盲化签名后,根据他与Charlie共享的量子密钥对签名进行验证。利用量子纠缠特性,实现了消息对签名者Charlie的盲化性。基于量子密钥分发和一次一密技术,保证了签名过程的绝对安全性。     

可认证的多方量子秘密共享协议

利用Bell态的特性,提出一个可认证多方量子秘密共享协议.在协议中,秘密消息分发者通过局域幺正操作将两比特的经典秘密消息编码到量子载体中,并利用量子纠缠将其分割传输给n个代理人.每个代理人对手中的粒子进行Bell测量,以获得各自的子秘密.在消息重构过程中,当且仅当这n个代理人协作才能恢复出共享的秘密消息.同时,结合经典Hash函数对分发者和代理人的身份进行认证,实现双向认证的功能.最后,对协议的安全性和认证性进行了详细的讨论,表明所提方案在理论上是安全的.此外,本方案的实现只涉及到Bell态的制备和测量,这在现有的技术条件下是可行的.     

无纠缠量子秘密共享中酉操作的选择

文中针对不使用纠缠态的量子秘密共享方案,提出了一种Bell态替换攻击策略,并定量分析了当量子秘密共享方案采用常见的几种酉操作组合时,这种攻击的最小失败概率,从而得到酉操作的选择和Bell态替换攻击效果之间的若干关系.对于量子秘密共享方案的设计和实施中,如何选择酉操作以保证通信安全的问题,文中的工作具有重要的指导作用.     

一种基于ElGamal签名体制的代理盲签名

在密码学中,使用Hash函数必然使签名方案因Hash函数的不安全性而遭受相关攻击,从而导致签名方案的安全性降低.提出一种新的基于ElGamal签名体制的代理盲签名方案.该方案不需要使用Hash函数,避免了使用Hash函数带来的威胁;而且新方案实现了电子交易中的不可伪造性和不可链接性,有效地防止了双方事后抵赖,且计算量较低.     

基于可重用的不对称三粒子纠缠态的量子秘密共享

本方案利用可重用的不对称三粒子纠缠态作为载体,发送方用控制非门操作将信息编码到载体上,接收方再利用控制非门操作解除纠缠,实现量子秘密共享。为了检测是否有窃听者,通过随机插入诱骗粒子的方法作窃听检测,随后进行二次检测窃听,使其安全性具有双重保证。分析表明方案能有效防止窃听,抵御纠缠欺骗攻击。     

基于Bell态的量子秘密共享协议

为提高效率,提出了一种直接共享经典信息的量子秘密共享协议。协议利用Pauli矩阵的特殊性质将经典信息编码在Bell态上实现秘密共享,为了检测是否存在窃听者,通过随机插入诱骗光子的方法确保传输的安全。分析表明该协议是安全的,效率可以达到1个Be11态共享2 bit经典信息。     

Cluster态的量子签名方案

提出一种利用Cluster state纠缠态实现的量子签名方案。该方案中用Cluster态作为量子信道,每一组量子比特串分别分发给消息拥有和签名者Alice、公证人TA、验签名者Bob。加载消息的方法是Alice在TA规定量子比特串序列下,分别对拥有的量子比特对的第一个量子比特进行幺正变换操作而进行。对拥有的量子比特对进行的Bell测量结果是消息的签名。Bob对拥有的对应的两个量子比特对进行Bell测量来验证签名,但要得到公证人TA对其约束才能完成。Cluster state纠缠态在纠缠特性、局域操作保真性和安全性有较好的性能。     

具有双向身份认证功能的量子密钥分发协议

提出了一种具有身份认证功能的量子密钥分发协议。该协议利用Bell态纠缠交换特性、Bell基测量和按位异或运算,可以高效完成通信双方的身份认证;身份认证完成后,通信双方对手中粒子进行Pauli操作,能得到与对方拥有一样的Bell态粒子;通信双方按照约定的编码规则,得到相同二进制字符串作为密钥。分析表明,提出的密钥分发协议过程简单、操作容易实现,协议的安全性也能得到保证。     

基于团簇态的量子秘密共享方案

提出了一个基于团簇态的量子秘密共享方案,发送者通过Pauli操作将经典秘密信息编码在团簇态上进行分发,接收者通过联合测量实现秘密共享。协议插入EPR对作为诱骗态以防止窃听,通过安全性分析证明本协议是安全的,可以抵抗截获-测量、截获-重发和纠缠-测量攻击。此外,协议传输一个四粒子团簇态可以共享四个经典比特信息,量子比特效率达到100%。     

基于Bell态纠缠交换的身份认证协议

提出了一种新的量子身份认证协议,该协议以Bell态为传输载体,利用Bell态纠缠交换和Bell基测量对通信用户进行身份认证。两个Bell态的传送过程中不需要做任何的幺正变换,只需要执行Bell基测量和按位异或运算就可以实现信息的传输。整个过程中,量子载体操作简单且容易实现。此外,也验证了此协议的正确性。     

利用纠缠态实现任意N粒子量子态的秘密共享

针对量子秘密共享的量子态局限于最大纠缠态的问题,提出一种实现任意N位量子态的秘密共享方案。该方案使用纠缠态作为量子信道,首先发送方对粒子进行Bell基测量,然后接收方Bob或Charlie使用单粒子测量,最后参与者根据Alice和单粒子测量得到的结果,选用合适的联合幺正变换对量子态进行相应的变换,这样可以实现任意N粒子量子态的秘密共享。该方案能够抵御外部窃听者和内部不诚实参与者的攻击,安全性分析表明此方案是安全的。     

High-efficient quantum secret sharing based on the Chinese remainder theorem via the orbital angular momentum entanglement analysis

We investigate a novel quantum secret sharing (QSS) based on the Chinese remainder theory (CRT) in multi-dimensional Hilbert space with the orbital angular momentum (OAM) entanglement analysis. The secret is divided and then allotted to two or more participants who prepare pairs of photons in the OAM-entanglement states. The initial secret can be restored jointly by legal participants via the OAM-entanglement analysis on the corresponding photons. Its security is guaranteed from the OAM entanglement of photons that are established through the spin angular momentum (SAM) entanglement analysis performed on the generated SAM-based OAM hybrid entanglement photons. It provides an alternative technique for the QSS while producing the OAM entanglement photons in the combined multi-dimensional OAM Hilbert space, where the CRT is conducted properly for sharing the conventional secret among legal participants.     

基于d维多粒子纠缠态的(t,n)门限量子秘密共享

为了突破Hilbert空间2维度的局限性，解决秘密重建过程中部分参与者缺席的问题，使用[d]维多粒子纠缠态，提出了一个[(t,n)]门限量子秘密共享方案。秘密分发者制备[n]个[d]维2粒子纠缠对，将第2个粒子分别分发给[n]个参与者。当秘密分发者选择自己手中[t]个粒子进行联合投影测量时，纠缠交换使得参与者手中的对应[t]个粒子坍塌成一个[t]粒子纠缠态。这[t]个参与者通过QFT变换和Pauli运算将份额加入[t]粒子纠缠态。最终，共享的秘密由这[t]个参与者一起合作恢复。安全性分析表明，该方案能抵抗截获-测量-重发攻击、纠缠-测量攻击、合谋攻击和伪造攻击。     

Schemes generating entangled states and entanglement swapping between photons and three-level atoms inside optical cavities for quantum communication

We propose quantum information processing schemes based on cavity quantum electrodynamics (QED) for quantum communication. First, to generate entangled states (Bell and Greenberger–Horne–Zeilinger [GHZ] states) between flying photons and three-level atoms inside optical cavities, we utilize a controlled phase flip (CPF) gate that can be implemented via cavity QED). Subsequently, we present an entanglement swapping scheme that can be realized using single-qubit measurements and CPF gates via optical cavities. These schemes can be directly applied to construct an entanglement channel for a communication system between two users. Consequently, it is possible for the trust center, having quantum nodes, to accomplish the linked channel (entanglement channel) between the two separate long-distance users via the distribution of Bell states and entanglement swapping. Furthermore, in our schemes, the main physical component is the CPF gate between the photons and the three-level atoms in cavity QED, which is feasible in practice. Thus, our schemes can be experimentally realized with current technology.     

Threshold quantum secret sharing based on single qubit

Based on unitary phase shift operation on single qubit in association with Shamir’s (t, n) secret sharing, a (t, n) threshold quantum secret sharing scheme (or (t, n)-QSS) is proposed to share both classical information and quantum states. The scheme uses decoy photons to prevent eavesdropping and employs the secret in Shamir’s scheme as the private value to guarantee the correctness of secret reconstruction. Analyses show it is resistant to typical intercept-and-resend attack, entangle-and-measure attack and participant attacks such as entanglement swapping attack. Moreover, it is easier to realize in physic and more practical in applications when compared with related ones. By the method in our scheme, new (t, n)-QSS schemes can be easily constructed using other classical (t, n) secret sharing.