基于四态协议的半量子密钥分发诱骗态模型的有限码长分析

半量子密钥分发允许一个全量子用户Alice和一个经典用户Bob共享一对由物理原理保障的安全密钥.在半量子密钥分发被提出的同时其鲁棒性获得了证明,随后半量子密钥分发系统的无条件安全性被理论验证.2021年基于镜像协议的半量子密钥分发系统的可行性被实验验证.然而,可行性实验系统仍旧采用强衰减的激光脉冲,已有文献证明,半量子密钥分发系统在受到光子数分裂攻击时仍旧面临密钥比特泄露的风险,因此,在密钥分发过程中引入诱骗态并且进行有限码长分析,可以进一步合理评估密钥分发的实际安全性.本文基于四态协议的半量子密钥分发系统,针对仅在发送端Alice处加入单诱骗态的模型,利用Hoeffding不等式进行了有限码长情况的安全密钥长度分析,进而求得安全密钥率公式,其数值模拟结果表明,当选择样本量大小为105时,能够在近距离情况下获得10-4bit/s安全密钥速率,与渐近情况下的安全密钥率相近,这对半量子密钥分发系统的实际应用具有非常重要的意义.

基于d维单个量子态的半量子密钥分发方案

为提升半量子密钥分发方案的信息传输容量和效率,本文提出了一种基于d维量子系统下单个量子态的非对称半量子密钥分发方案.基于发送方在d维量子系统下制备的单个量子态,接收方采用非对称的方式执行CTRL和SIFT操作.在发送方拥有量子存储器存储所有接收方发送的单粒子量子态条件下,其可以依据接收方的具体操作选择正确的单粒子测量基测量量子态.于是,方案的效率可以提升到近似100%.安全性分析表明,本文方案可以抵抗常见的截获-重发、测量-重发、纠缠-测量和特洛伊木马攻击.性能分析表明,随着量子系统维度d的增大,本文方案传输的密钥信息容量会更大.

一种新颖的基于类GHZ态的两方半量子密钥分配协议

本文提出了一种新颖的两方半量子密钥分配(Semiquantum Key Distribution,SQKD)协议,该协议只使用一种类GHZ态.提出的SQKD协议可以实现在无第三方的情况下在一个具有无限量子能力的量子方和一个具有有限量子能力的经典方之间创建一个共享隐秘密钥.该协议不需要Hadamard门或者纠缠交换操作.详细的安全性分析表明,提出的SQKD协议能够抵御来自外部窃听者的几种著名攻击,如特洛伊木马攻击、纠缠-测量攻击、双重控制非攻击、测量-重发攻击和截获-重发攻击.