一种高效的量子秘密共享方案

利用量子安全直接通信和量子密集编码的思想,本文提出一个新的基于GHZ三重态的高效量子秘密共享(QSS)方案.利用量子相干性和一个公开的比特串K,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.该方案中平均消耗一个GHZ态可以共享两比特的经典信息.我们分别给出了无噪声信道和有噪声信道情形的安全性分析,并重点就量子直接秘密共享和量子安全直接通信之间的区别说明了协议中使用公开的K的必要性.     

星地量子密钥分发中密钥纠错的编码模块

在星地量子密钥分发中,两个合法用户Alice和Bob通过星地链路窗口完成密钥分发.密钥分发后Alice和Bob拥有不一致的密钥序列X、Y,双方通过理想公共授权信道传送部分信息序列,得到一致的密钥序列,这一过程称为数据协调中的密钥纠错.在密钥纠错中,理想公共授权信道传输的信息序列是X经编码产生的校验序列,要求密钥序列的编码模块所占FPGA资源少,编码速度快.提出了一种基于FPGA和Turbo码的编码方案,其占用FPGA资源少,编码速度快,可根据需要选择编码码率.     

基于多目标量子远程通信的秘密共享协议

为了降低秘密集中度,提高秘密共享协议的可靠性和安全性,基于多目标量子远程通信,提出了一个新的秘密共享协议.为安全分发秘密量子信息,Alice制备多光子处于最大纠缠态,自己保留一个,把剩余的光子分发给各个秘密共享者.通过对量子信息态和自己保留的光子做Bell基测量,Alice将秘密量子信息转移到秘密共享者所拥有的光子上.要恢复该秘密量子信息,所有秘密共享者需提供各自的光子.对协议的安全性分析表明了该协议的安全性和可行性.     

一种基于秘密共享的量子强盲签名协议

提出了一种基于秘密共享原理的量子强盲签名协议。每一组GHZ (Greenberger-Horne-Zeilinger)中的三个光子依次分发给消息拥有者Alice、签名者Trent及验证者Bob,Alice测量自己的光子将消息盲化,Trent测量自己的光子对盲消息进行签名,而Bob根据手中光子的测量结果及量子态的关联性验证签名,但其行为受到量子指纹及审计程序的约束。本协议实现了签名的盲性以及消息拥有者无法被追踪,其安全性不受攻击者所拥有的计算资源的影响。     

基于W态与Bell态纠缠的QDKD方案

为了提高密钥分发效率,利用量子密集编码的原理设计了一种基于W态和Bell态纠缠的量子确定性密钥分发方案(Quantum Deterministic Key Distribution, QDKD)。方案中,消息发送者Alice通过对持有粒子实施幺正操作实现确定性密钥的编码,接收方Bob利用粒子间联合测量获得确定性密钥。除去用于窃听检测的粒子,制备的粒子全部用于消息传输,每发送5个粒子可以实现5bits确定性密钥的分发。最后,利用信息论方法对方案进行安全性分析,结果表明,方案是安全可靠的,任何窃听行为能够被及时发现。     

BB84协议的改进方案

BB84量子密钥分发协议是基于合法用户,没有涉及到用户的身份认证问题,因此协议很容易遭受中间相遇攻击.笔者提出了一种改进方案,不仅可以解决用户的身份认证问题,还可以大大提高获得有用密钥比特的效率.     

无线信道中的Polar码协商

近年来,无线通信物理层安全逐渐成为一个研究热点,而密钥协商是物理层密码技术的关键部分。针对无线信道特征密钥提取技术中获得的信道特征不完全一致的问题,论文提出了一种基于Polar码的逆向密钥协商方案。合法用户(Alice和Bob)分别通过信道估计获得自已的原始密钥,然后Bob对原始密钥进行Polar码逆编码,并将冻结位信息传输给Alice。在冻结位及其位置信息的基础上,Alice进行Polar码译码后,再通过Polar的编码,获得与Bob一致的密钥序列。仿真结果表明基于Polar码的密钥协商协议,密钥的一致性得到显著提升,且与同等条件下的基于低密度奇偶校验码协商协议相比,可获得更高的纠错成功率。      

单光子偏振态实现量子密钥分配的方案(英文)

提出一个基于单光子偏振的量子密钥分配方案.在这个方案里, Alice首先制备一串任意单光子态,然后发送给Bob.Bob只需对其进行一个U操作,再发回Alice.最后Alice对单光子态进行测量,即可实现量子密钥分配.此方案需要一个无噪声信道,优点在于仅仅需要单光子态,以及局域操作和单光子偏振态的测量,这些都非常易于实现.最后其安全性也是有理论保证的.     

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.     

基于量子密钥分发和像素置乱的图像加密方法研究

鉴于当前经典图像加密算法的局限性及量子密钥分发协议无条件安全的特性,提出一种基于量子密钥分发和像素置乱的图像加密方法。首先通信双方产生量子密钥序列,然后将密钥序列转换成与要加密的图像对应的像素矩阵,将该像素矩阵与对应的图像的像素矩阵元素按位进行异或运算,再利用下一量子密钥序列生成像素置乱矩阵,对图像像素进行置乱变换,最终完成加密。解密方用与发送方相反的方法进行像素位置复原,再利用密钥矩阵进行异或运算即可解密。该算法所有密钥均采用量子密钥分发协议产生,安全性高,实现简单,经实验仿真证明,加密后的图像直方图呈均匀分布,像素相关性非常弱,像素变化率和信息熵高。     

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。     

Overlapped Carrier-Sense Multiple Access (OCSMA) in Wireless Ad Hoc Networks

In wireless ad hoc networks (WANets), multihop routing may result in a radio knowing the content of transmissions of nearby radios. This knowledge can be used to improve spatial reuse in the network, thereby enhancing network throughput. Consider two radios, Alice and Bob, that are neighbors in a WANet not employing spread-spectrum multiple access. Suppose that Alice transmits a packet to Bob for which Bob is not the final destination. Later, Bob forwards that packet on to the destination. Any transmission by Bob not intended for Alice usually causes interference that prevents Alice from receiving a packet from any of her neighbors. However, if Bob is transmitting a packet that he previously received from Alice, then Alice knows the content of the interfering packet, and this knowledge can allow Alice to receive a packet from one of her neighbors during Bob's transmission. In this paper, we develop overlapped transmission techniques based on this idea and analyze several factors affecting their performance. We then develop a MAC protocol based on the IEEE 802.11 standard to support overlapped transmission in a WANet. The resulting overlapped CSMA (OCSMA) protocol improves spatial reuse and end-to-end throughput in several scenarios.     

具有可证明安全性的量子加密算法

加密算法的安全性是保证信息机密性、完整性和可用性的基础。与经典的加密算法不同，量子加密算法具有完全可证明的安全性。本文介绍量子密钥分配协议模型，并针对存在概率克隆机的理论，证明了基于不可克隆原理的量子密钥分配协议具有足够的安全性。     

基于线性光学系统实现量子密集编码

在线性光学系统中,提出了一个使用三光子GHZ态实现密集编码的方案。该方案中,Alice首先对她所持有的两个光子通过线性光学元件进行编码,然后将这两个光子传送给Bob. 接收到光子后Bob使用两个QND对等探测器以及PBS光学元件对他拥有的三个光子的八个量子态进行分辨,根据测量的结果辨别出Alice对她的两个光子所进行的操作。在密集编码过程中Alice仅传送两个光子,但Bob可以获得三比特的经典信息。探测使用的QND装置建立在cross-Kerr nonlinearity基础上,目前已经可以通过电磁感应透明实现。     

Reconciliation of a quantum-distributed Gaussian key

Two parties, Alice and Bob, wish to distill a binary secret key out of a list of correlated variables that they share after running a quantum key distribution (QKD) protocol based on continuous-spectrum quantum carriers. We present a novel construction that allows the legitimate parties to get equal bit strings out of correlated variables by using a classical channel, with as little leaked information as possible. This opens the way to securely correcting nonbinary key elements. In particular, the construction is refined to the case of Gaussian variables as it applies directly to recent continuous-variable protocols for QKD.     

基于差分相位编码的量子密钥分配协议

基于差分相位编码的量子密钥分配协议,对弱相干光脉冲采用相位调制,采用非对称M-Z干涉仪系统进行差分解码。在经典计算机上用Matlab编制相应的程序,实现了相位调制的量子密钥分配协议仿真。研究表明,在经典计算机上仿真相位调制的量子密钥分配过程是完全可行的。     

量子密码分配过程中的测量基问题

推导了利用单量子通信系统中Alice发送基与Bob接收基方向间有偏差时双方建立的Sifted-key的误码率公式.在对公式进行考查的基础上,我们建议设立一个万有方向来统一通信双方使用的基的方向.