An arbitrated quantum signature scheme based on entanglement swapping with signer anonymity

In this paper an arbitrated quantum signature scheme based on entanglement swapping is proposed. In this scheme a message to be signed is coded with unitary operators. Combining quantum measurement with quantum encryption, the signer can generate the signature for a given message. Combining the entangled states generated by the TTP＇s Bell measurement with the signature information, the verifier can verify the authentication of a signature through a single quantum state measurement. Compared with previous schemes, our scheme is more efficient and less complex, furthermore, our scheme can ensure the anonymity of the signer.

Quantum dual signature scheme based on coherent states with entanglement swapping

A novel quantum dual signature scheme, which combines two signed messages expected to be sent to two diverse receivers Bob and Charlie, is designed by applying entanglement swapping with coherent states. The signatory Alice signs two different messages with unitary operations（corresponding to the secret keys） and applies entanglement swapping to generate a quantum dual signature. The dual signature is firstly sent to the verifier Bob who extracts and verifies the signature of one message and transmits the rest of the dual signature to the verifier Charlie who verifies the signature of the other message. The transmission of the dual signature is realized with quantum teleportation of coherent states. The analysis shows that the security of secret keys and the security criteria of the signature protocol can be greatly guaranteed.An extensional multi-party quantum dual signature scheme which considers the case with more than three participants is also proposed in this paper and this scheme can remain secure. The proposed schemes are completely suited for the quantum communication network including multiple participants and can be applied to the e-commerce system which requires a secure payment among the customer, business and bank.

Weak blind quantum signature protocol based on entanglement swapping

In this paper, we put forward a weak blind quantum signature scheme based on quantum entanglement swapping of Bell states. Different from the existing quantum signature schemes, our scheme can offer two-step verification security services to ensure the validity of the verification. In order to guarantee the unconditional security of the scheme, the quantum key distribution protocol and one-time pad encryption algorithm are employed in our scheme. Besides, the entanglement swapping of Bell states mechanism enhances the security of verification criteria. The proposed scheme has the properties of nonforgeability, nonrepudiation, lindness,and traceability.

A chaos-based quantum group signature scheme in quantum cryptosystem

A quantum group signature(QGS) scheme is proposed on the basis of an improved quantum chaotic encryption algorithm using the quantum one-time pad with a chaotic operation string. It involves a small-scale quantum computation network in three phases, i.e. initializing phase, signing phase and verifying phase. In the scheme, a member of the group signs the message on behalf of the group while the receiver verifies the signature's validity with the aid of the trusty group manager who plays a crucial role when a possible dispute arises. Analysis result shows that the signature can neither be forged nor disavowed by any malicious attackers.

基于量子纠缠测量理论的电子支付协议设计

提出了一个基于量子力学基本理论的电子支付协议.经典支付系统存在部分漏洞,可能会带来安全隐患.利用纠缠粒子之间的关联性,实现签名、购买、支付等环节;使用量子单向函数和量子交换测试线路,验证签名的有效性;通过信道检测中的冗余粒子传输支付信息,节约成本.该方案在量子力学基本原理的保证下,具有无条件的安全性,符合支付系统的基本要求.

Polar-BBCRSsig:一个基于极化码的数字签名算法

传统公钥密码体制受到量子计算的严重威胁,基于编码的密码体制是抗量子攻击的重要技术之一,然而大多数基于编码的密码方案都存在公钥尺寸过大的问题,严重影响其效率。为此,在基于校验子译码的数字签名算法框架下,采用极化码(Polar码)作为私钥编码,结合非置换等价的陷门设计方法,提出了一个新的基于编码的数字签名算法。这个数字签名算法对自适应选择消息攻击是存在不可伪造的,且在同等安全级别下对比同类方案具有更小的公钥尺寸。

基于HotStuff的高效量子安全拜占庭容错共识机制

经典区块链中拜占庭容错共识机制使用的公钥数字签名在量子计算机的指数级加速下暴露出脆弱性,存在一定的安全风险。针对拜占庭容错共识机制不具有量子安全性的问题,提出了基于HotStuff的高效量子安全拜占庭容错共识机制EQSH(Efficient Quantum-Secured HotStuff)。首先,为解决现有无条件安全签名(Unconditionally Secure Signatures,USS)通信复杂度高的问题,提出了一种高效的多方环形量子数字签名(Efficient Multi-party Ring Quantum Digital Signatures,EMRQDSs)方案,该方案基于一种环形量子网络,在保证量子安全性、不可伪造性、不可抵赖性以及可转移性的同时,通信复杂度为O(n)。其次,为了消除量子敌手对门限签名的安全威胁,对HotStuff中使用的门限签名进行替换,提出了一种基于密钥分发中心的签名收集方案,该方案可以实现与门限签名同样的效果,通信复杂度为O(n),同时保证了量子安全性。最后,将上述两个方案相结合,应用于HotStuff中,提供了量子安全性;设计了一个起搏器保证了活性;简化了共识信息格式,使用流水线共识流程提高了共识效率。EQSH中没有使用量子纠缠等成本较高的技术,可在现有技术条件下实现,实用价值较高。相较于HotStuff,EQSH具有量子安全性。相较于其他非纠缠型量子安全拜占庭容错共识机制,EQSH首次将通信复杂度降为O(n),具有更佳的性能表现,且对于客户端量子线路数量的需求更低,有利于降低量子网络的架设成本。

基于纠缠交换的量子信息签名方案

该文提出了一种利用纠缠粒子对交换的量子信息签名方案。在该签名方案中,Alice根据消息的编码对自己的纠缠粒子对作一局域操作,在与系统管理员及Bob进行粒子对交换后测量的结果即为消息的签名,Bob根据三方测量结果可以验证签名。该方案具有绝对的安全性,可以应用在量子通信网络中,同时还具有量子身份认证的功能,并且在现有技术条件上完全能够实现。

基于量子纠缠的盲签名方案

基于量子纠缠交换的原理,提出了一种基于量子纠缠的盲签名方案。制备后的EPR纠缠粒子通过EPR纠缠交换,变化为全新的纠缠态。对新量子态的测量可以作为签名者和测量者的签名、测量依据,实现了量子通信、盲签及验证。不同于基于数学求解困难性的经典盲签名,本方案保证了消息对签名者的匿名性和方案的无条件安全性。

量子明文直传通信

量子明文直传通信方案是建立在量子力学基础上的一种新型量子通信方案。它可以确定性地直接传输明文,与需要事先分发量子密钥才能通信的量子密钥分发协议相比,更接近传统通信方式,因此成为近年来量子通信研究的热点问题。综述了目前量子明文直传通信的发展情况和最新成果,介绍了基于各种量子原理的典型量子直接通信方案,并对各方案进行分析比较,接着简要介绍了量子明文直传通信的实验研究情况,最后对将来的研究方向进行了总结和展望。

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。

一种基于EPR纠缠态的量子代理签名方案

代理签名是指能够将原始签名授权给代理人的一种特殊协议,该技术在云计算领域中能够确保信息安全和数据保密。传统的代理签名以求解数学问题的困难性为基础,一旦发明量子计算机,其就会非常容易被破解。本文提出一种新的量子代理签名方案,以量子一次一密与量子隐形传态技术为基础,可以确保系统的安全性。相比传统的基于数论的代理签名,本协议由于使用量子加密技术,能够有效抵抗Shor算法攻击;相比其他的量子签名方案,该方案能够保证接收者的不可否认性;本方案使用了一种特殊量子加密方法,从而确保接收者无法伪造签名。

基于纠缠相干性的量子投票方案

提出了一个基于3粒子态纠缠相干性的量子投票方案,利用量子力学的物理特性来实现投票、计票和即时监督.此外,方案还采用了量子密钥分配和一次一密算法,克服了传统电子投票协议中普遍存在的计算安全性的局限,具有无条件安全性.

基于多变量公钥密码体制的门限环签名方案

多变量公钥密码是后量子密码的主要候选者之一.目前,大多数多变量公钥密码的加密方案都存在安全性问题,但有很多安全且高效的签名方案.不过,人们对具有特殊性质的多变量公钥密码签名方案的研究并不多,比如门限环签名、盲签名、群签名等.2011年,Shangping Wang等人首次提出了基于多变量公钥密码体制的环签名方案,该方案具有较高的效率.门限环签名确保了一个群体中至少有t个成员参与了签名,又不泄露签名者的身份.本文结合Shangping Wang等人提出的环签名方案的特点,提出一个基于多变量公钥密码体制的门限环签名方案.该方案利用公平划分思想,对一个环进行重复划分,每次划分成t个互斥的子环,形成一个(n,t)-完全划分系统.签名时,先计算各个子环的签名,再将这些签名连接起来,形成一个类环机制.本文所提出的方案是一个关于多变量双极系统的门限环签名方案,该方案可以抵抗量子计算机的攻击.经过分析,新方案满足门限环签名的正确性、匿名性要求.同时,在已知的关于多变量公钥密码的攻击下,新方案具备不可伪造性.

基于随机预言模型的量子仲裁签名方案安全性分析

量子密码协议的安全性分析是量子密码学中一个重要的研究方向.随机预言(Random Oracle,RO)模型作为经典密码学中密码协议分析的有效工具,在量子密码学中的有效性是值得探讨的研究问题.目前,量子密码协议仍然缺少通用的分析方法.本文选取了基于非正交量子态的量子仲裁签名方案作为分析对象,来说明基于随机预言模型的安全性分析方法的有效性.其中,量子仲裁签名方案采用了非正交量子比特传输信息来保证共享密钥的无条件安全,并运用了经典密码学中常用的哈希函数鉴别消息的完整性.针对量子仲裁签名方案的特点,本文选择了不可克隆原理作为可证明安全的难解问题.此分析方法运用了"无偏见选择基"(unbiased chosen basis,UCB)假设来分析量子仲裁签名方案的可证明安全.相较经典密码学的计算难解性,量子的物理性质更能保证安全.安全证明过程中设置了不同的敌手提问,用来模拟敌手的攻击能力,如攻击经典信道的能力、攻击共享密钥的能力、伪造签名的能力等,从而更全面地分析协议的安全性.量子仲裁签名方案的安全性分析表明随机预言模型在量子密码协议分析方面的有效性.

一种改进的多变量数字签名方案安全性分析

在改进的多变量数字签名方案W-方案中,增加了一个仿射变换N替换仿射变换T,并使用公钥P2=N·Q·S参与签名验证,但由于N可以与T合成新的仿射变换,因此不能有效隐藏签名结构P1=T·Q·S。针对该方案存在的安全漏洞,通过刻画验证公钥P2与P1=T·Q·S之间的关系,利用h·T-1(v)=h·N-1(w)确定P1的结构,由此实现攻击,从中可知,增加仿射变换不能提高多变量数字签名方案的安全性。

基于量子单向函数的量子门限签名方案

本文首次研究了量子签名中的门限签名问题,参考了LüXin和Feng Deng-guo的基于量子单向函数的签名协议,然后结合经典密码学中的Shamir门限方案提出了一个(t,w)门限量子签名的方案。方案是安全的(t,w)量子门限签名方案,安全性依赖于量子单向函数的存在,量子纠错码保证了量子态的真实性,量子一次一密保证了量子信息在信道的安全性。方案是对已知量子态的签名和验证。

Probabilistic Teleportation of an Unknown Two-Particle State with a Four-Particle Pure Entangled State and Positive Operator Valued Measure

We propose a scheme for probabilistic teleportation of an unknown two-particle state with a four-particle pure entangled state and positive operator valued measure （POVM）. In this scheme the teleportation of an unknown two-particle state can be realized with certain probability by performing two Bell state measurements, a proper POVM and a unitary transformation.

一个基于三粒子部分纠缠态的量子广播多重盲签名协议

最近有研究者提出了一个基于三粒子最大纠缠态GHZ态的量子广播多重盲签名协议,它能满足一个重要消息需要多人签发,但出于隐私保护要求每一个签名者都不能获取消息的具体内容这一应用需求,并有望应用于电子银行系统.本文给出了一个基于三粒子部分纠缠态的量子广播多重盲签名协议,与原协议相比,该协议用三粒子部分纠缠态代替三粒子极大纠缠GHZ态,并且能不降低协议的安全性.新协议不再依赖于极大纠缠态,仅仅需要在通信参与者之间分享部分纠缠态就可以完成该签名方案,这在一定程度上节约了纠缠资源,降低了协议的实现条件,提高了协议的可应用性.这也充分体现了多体部分纠缠态也可以作为一种量子资源来实现既定的量子通信任务.

基于量子秘密共享的盲签名方案

提出了一种基于量子秘密共享的盲签名方案。其中量子秘密共享中用到了Bell纠缠和诱骗光子;盲签名使用的是异或操作和Hash函数。Bell纠缠是纠缠态中最简单的纠缠,而异或操作也是简单易操作;诱骗光子和Hash函数保证了安全性,将这些结合的本方案简单安全易实现,同时还保证了信息的盲性、签名消息的不可否认和不可伪造性。