基于Bell态与Two-qutrit态无信息泄漏的量子对话协议

基于Einistein-Podolsky-Rosen纠缠对与量子安全直接通信(QSDC),提出了一个新的基于Bell态的量子对话协议。通信双方Alice和Bob只需要进行一次通信即可实现双方之间秘密的同时交换。该方案利用一个随机比特串和检测光子来实现安全性,能够抵抗截获/重放攻击、特洛伊木马攻击和纠缠攻击等典型攻击。很多近期提出的协议中存在严重的信息泄漏,也就是说任何窃听者都可以从合法通信者的公开声明中提取到部分秘密信息,我们的方案很好地克服了这一问题。协议的效率较高,可以达到66.7%,同时由于纠缠态粒子只需要进行一次传输,该方案更简单易行。将该协议推广到two-qutrit态,其安全性仍能得到保证。

基于W态的控制量子对话(英文)

我们提出了一个基于W态的控制量子对话方案．两个合法的用户Alice和Bob在控制者Charlie的帮助下可以同时交换他们的秘密信息．我们分析了这个方案的安全性,而且指出这个方案可以有效地抵制截取再发送攻击,纠缠测量攻击和干扰攻击．

基于布朗态受控的安全量子对话方案(英文)

提出了一个基于布朗态受控安全量子对话方案.Alice、Bob和Charlie共享一个五粒子布朗态,Alice将自己要传递给Bob的秘密信息通过对其中两个粒子做幺正变换,实现待传的经典信息的编码;同理,Bob对另外两个粒子做相应的幺正操作,实现待传的经典信息的编码;随后,Charlie对布朗终态做布朗基的联合测量,并公布测量结果;Alice和Bob根据Charlie公布的结果及自己编码时用的幺正变换,解码出对方传送的经典信息,完成安全量子对话.与以往的量子对话相比,该方案不仅增加了第三方控制,确保了通信双方对话安全,而且增加了参与通信过程的粒子数目,提高了编码效率.

基于压缩态的连续变量量子对话协议

在量子密码协议中,比较典型的量子密钥分配协议(QKD)和量子安全直接通信(QSDC)协议都只能实现信息的单向传输。而在量子对话协议中,通信双方Alice和Bob只需要一次通信便可以同时交换秘密信息。目前流行的量子对话协议都是基于离散变量实现,缺点是受到现有技术水平的限制,实用性不强,而连续变量的量子协议可以解决这个问题。基于连续变量提出了一个新的量子对话协议,采用信息论的方法对协议进行分析,结果表明该协议不仅安全,而且信道容量高于离散变量量子对话协议。

利用纠缠交换后的测量相关性和降低传输效率防止量子对话发生信息泄露(英文)

针对量子对话协议信息泄露导致的安全威胁,提出一个无信息泄露的受控量子对话协议,使控制者Alice能够控制Bob和Charlie通信双方之间的双向通信.该协议充分利用两个最大纠缠的GHZ态纠缠交换后的测量相关性和降低传输效率来防止信息发生泄露;同时,不需要进行GHZ基测量而只需要进行Bell基测量.安全性分析表明,该协议能够检测到外部窃听者发起的截获-重发、测量-重发和纠缠-测量等主动攻击.

基于腔QED的无信息泄露量子对话(英文)

良好的安全性对量子保密通信协议而言是不可或缺的,但信息泄露已成为量子对话的一个严重安全威胁.为了解决信息泄露问题,利用腔QED中原子的演化规律提出一个基于腔QED的无信息泄露量子对话协议,利用腔QED中两个Bell态纠缠交换后的测量相关性来克服信息泄露问题.研究表明:该协议能够通过安全检测探测到外部窃听者的主动攻击,如截获-重发攻击、测量-重发攻击和纠缠-测量攻击;在每轮通信可以安全交换4比特秘密信息;对信息泄露问题和外部窃听者的主动攻击,都具备良好的安全性.

免疫联合旋转噪声的鲁棒量子对话协议

噪声问题严重影响了量子对话在信息保真、信道容量和信息泄露方面的安全性。针对此问题,该文提出一种免疫联合旋转噪声的鲁棒量子对话协议。通过建立以团簇态为量子载体的,对联合旋转噪声免疫的逻辑量子态,构造相应的消相干自由子空间(DFS),再构建纠缠交换的量子隐秘信道。通过隐写在信息伪装、信息隐蔽、窃听检测等方面的优势,实现能抵抗旋转噪声的保真量子对话模型,保证秘密信息交换的准确性和安全性。通过比较得出,该文所提出的协议具有最高量子比特效率,且测量只需要单光子。

利用单光子的量子对话(英文)

提出了一个利用一束单光子对话的方案。在方案中,利用两个不同的幺正操作对光子态进行编码,并且从一束光子中选择较大的子集进行窃听检查,该方案能够有效地抵御截取再发送袭击。此外,由于利用单光子没有利用EPR对,因此该方案是很实际的。该方案是绝对安全的。

基于四粒子Ω态的量子对话方案及拦截-重发攻击安全性分析

提出了一个利用四粒子Ω态实现量子对话的方案.首先,通信方Bob制备四粒子Ω态对其中的两个粒子作幺正变换,编码要传送的经典秘密信息,并把这两粒子发送给Alice.然后,Alice对接收的两粒子也作幺正变换,编码自己要传送的秘密信息,把粒子返还给Bob.最后,Bob对四粒子Ω终态作联合测量并公布结果.通信双方Alice、Bob根据公布的测量结果和自己编码时用的幺正算子,解码出对方传送的经典信息,达到双向通信的目的.结果表明:该通信方案只需要传输两个粒子,作两次幺正变换,通信双方都可以获得对方传送4比特经典信息,既实现了用量子信道同时双向传递经典信息,又实现了超密编码,提高了通信容量.通过在系统中随机插入诱骗光子,可以及时发现窃听者Eve的拦截-重发攻击,提高整个通信系统的安全性.

集体噪声信道中基于逻辑Bell态可控的量子对话协议

利用逻辑Bell态提出两个分别抵抗集体退相位噪声和集体旋转噪声的可控的鲁棒量子对话协议。协议的量子资源是利用DF(Decoherence free)态构造的逻辑Bell态,在第3方的控制下,通信双方仅需单光子测量,可获得秘密消息,控制方却不能获得任何秘密消息。所提出协议最大优点是第3方可控,无信息泄露问题。控制方需进行Bell基测量,但通信方仅需单光子测量,通信双方的编译码仅用异或操作完成,简单易行。对协议进行安全性分析证明了协议的有效性。

集体噪声信道上基于逻辑量子比特可控的量子对话协议

利用逻辑量子比特提出两个分别抵抗集体退相位噪声和集体旋转噪声的可控的鲁棒量子对话协议。Alice制备逻辑单光子序列,每相邻的两个逻辑单光子处于相同的量子态,发送给控制方Charlie,经幺正变换后,发送给Bob,Bob对编码序列进行编码,然后回送给Alice,Alice再进行编码,公布测量结果,在Charlie的帮助下,Alice和Bob可获得秘密消息。相比已有协议所提出的协议最大优点是第三方可控的,效率较高,无信息泄露问题,利用逻辑量子比特传输克服了集体噪声。对协议进行安全性分析证明了协议的有效性。

集体噪声信道中错误容忍的可控量子对话

量子通信中信道噪声将会影响信息传输的可靠性和有效性。设计了2个能够分别抵抗集体退相位噪声和集体旋转噪声的可控量子对话(CQD)协议。分析表明:该协议不仅可以避免集体噪声的影响,具有更强的实用性,还可以避免信息泄露,且能有效减少控制方的在线时间,同时能够抵抗外部和内部攻击。

基于GHZ态的无信息泄露量子对话

利用三粒子GHZ态作为信息载体,通信双方通过适当的幺正变换将自己的秘密信息编码到GHZ态中,根据自己编码操作和GHZ态的初末状态,便可推知对方的秘密信息,从而实现量子对话.最后分析协议的安全性、效率和信息泄露问题,表明该方案的可行性.

基于自对偶量子低密度校验码的量子对话协议

在量子信道中,粒子在传输过程中通常会受到噪声的影响,提出基于自对偶量子低密度校验码的量子对话协议来抵抗噪声攻击,使用B构造法和U构造法相结合的方法来构造自对偶量子低密度奇偶校验矩阵。所提量子对话协议能够抵抗常见的外部攻击,且不存在信息泄露,提高了编码和译码的效率。从纠错的角度研究所提量子对话协议的安全性,安全分析表明,该协议具有足够的安全性,能够有效抵御常见的恶意攻击。

ZZWZ量子对话协议的安全性分析

量子安全直接通信[1(]Quantum secure direct communication,QSDC)是量子密码中新颖的一个内容,他允许通信双方直接传输秘密信息而不需要事先建立随机密钥来加密信息。基于QSDC的思想,Nguyen[2]提出了一种新型的量子通信协议,即量子对话(quantum dialogue,QD),而最近人们又提出了一种新的ZZWZ量子对话协议,该协议利用非对称量子信道,提供更高的信道容量。通过针对该利用非对称量子信道的量子对话协议进行安全性分析,可以得出该协议尚存在两个安全性问题。第一个是信息泄露问题,窃听者仅监听经典广播通信就可以获得一半的秘密信息。第二个是不能抵抗截获-重发攻击,攻击者通过简单的截获-重发就可以获得全部的秘密信息。

重新审视量子对话和双向量子安全直接通信的安全性

从信息论和密码学的角度分析了两个量子对话协议和一个双向量子安全直接通信协议的安全性,指出这些协议中传输的信息将会被部分地泄露出去.也就是说,任何窃听者都可以从合法通信者的公开声明中提取到部分秘密信息.而这种现象在量子安全通信中是不该出现的.事实上,很多近期提出的类似协议中也存在这个问题.希望在今后的研究中信息泄露的问题能够得到大家的重视.

受第三方控制的量子安全对话方案

通过量子隐形传态只能单向传递信息,从某种意义上说,并不是真正的"通信",本文提出一个由第三方控制的量子双向通信方案:通信双方经过幺正变换实现信息编码,然后分别对自己拥有的粒子进行贝尔基联合测量,公布测量结果,在控制方同意的情况下,实现量子安全对话,而控制方并不知道对话内容.由于控制方的加入,大大增强了量子对话的安全性,使得这一方案更趋完美.通过量子信道实现了经典信息的安全双向通信,它在未来量子安全对话、量子保密通信的实际应用中能起到重要的参考作用.

基于一个共享辅助逻辑Bell态的抗集体噪声鲁棒量子对话

本文分别提出两个抵抗集体退相位噪声和集体旋转噪声的鲁棒量子对话(Quantum Dialogue,QD)协议.在每个提出的QD协议中,每个由4物理量子比特构成的4个逻辑Bell态被用于对抗集体噪声.信息泄露问题通过从一个通信方向另一个通信方直接两步传送辅助逻辑Bell态来克服.Bell态测量而非4量子比特联合测量被用于解码.抵抗窃听者主动攻击(如截获-重发攻击、测量-重发攻击、纠缠-测量攻击和木马攻击)的有效性能够得到保证.

基于逻辑量子比特和控制非操作的鲁棒量子对话

本文利用逻辑量子比特和控制非(Controlled-Not,CNOT)操作提出两个分别抵抗集体退相位噪声和集体旋转噪声的鲁棒量子对话(Quantum Dialogue,QD)协议.制备方产生逻辑量子比特作为传输态以抵抗集体噪声.另一方借助于CNOT操作知道逻辑量子比特的初始制备态,并在制备方发送过来的一个经典信息序列的帮助下解码出制备方的秘密信息.制备方借助于量子安全直接通信读出另一方的秘密信息.这样,信息泄露风险被有效地避免.在所提出的协议中,只有单光子测量被需要用于量子测量.与之前的抗噪声QD协议相比,所提出的协议具有最高的信息论效率.与作者最近设计的需要将两个相邻的逻辑量子比特制备处于相同的量子态的QD协议相比,所提出的协议在实验上更加容易执行,因为它们没有这种特殊的要求.

基于具有极化和空模自由度的单光子的量子加密量子对话

本文提出一种新颖的基于具有极化和空模自由度的单光子的抗信息泄露量子对话(Quantum Dialogue,QD)协议,利用量子加密技术克服信息泄露问题.本文协议利用量子加密技术和诱骗光子技术对用于编码两个通信者隐秘经典比特的双自由度单光子进行双重保护.为了避免信息泄露问题,用于编码的双自由度单光子的初始态通过量子密钥加密和解密被两个通信者共享.本文协议的信息论效率为40%.