QKD系统在Breidbart基窃听下BB84协议的信息量研究

给出了BB84协议的Breidbart基窃听的方案,分析并计算了各种截取/重发策略下施行QKD标准纠错手续后Alice/Eve的有效平均交互信息量和对Bob引起的错误率.结果显示了Breidbart基窃听/Breidbart基重发策略(B/B策略)最为有效,并提出了各种窃听方案下Alice和 Bob采取相应的反攻击策略.     

实际量子密钥分配扩展BB84协议窃听下的安全性分析

考虑强衰减激光脉冲技术实现的准单光子源和量子信道损耗以及窃听者Eve窃听能力有限等实际情况, 提出了一种窃听装置;同时对扩展BB84协议的各种窃听做了全面分析,计算得出发送者Alice/窃听者Eve所获得的交互信息量和发送者Alice/接收者Bob所能容忍的误码率上限,以此作为检测量子信道安全性的标准,同时得出Breidbart基/分束攻击相结合的方法是比截取/重发更为有效的窃听方案.     

基于BB84协议利用多对量子态实现量子密钥分配

为了改善BB84协议防窃听的能力,在BB84协议的基础上提出用M(M=3,4,5…)对量子态实现量子密钥分配。为了检测其安全性,用截获-重发的方式对量子密钥分配过程进行窃听,窃听者分别采用两种检测光子状态的方法:在M组基中随机选取一种基和用Breidbart基测量,并在这两种窃听方法下分别通过计算机仿真探究M值与安全性能的关系。仿真结果表明:用多对量子态实现量子密钥分配时,发现窃听者的能力与BB84协议相同,而窃听者可以获取的正确信息要比窃听BB84协议获取的正确信息少。从而提高了量子密钥分配的安全性。     

复合量子密钥分发系统双速协议及其安全性分析

基于真空光速c是极限信号速度这一基本假设,提出了复合量子密钥分发(QKD)系统和双速协议,并证明双速协议的安全性与原BB84协议的安全性相同.结果表明,双速协议在将量子密钥生成效率从50%提高到100%的同时,还降低了窃听者Eve可能得到的信息量.双速协议由于打破了公开讨论之前Bob和Eve的对等地位,使QKD在概念上有了明显的改进,使协议基的选择空间有了本质性的扩充.具体给出了三个双速协议的实例,并详细分析了它们在截取重发攻击下的安全性 关键词： 量子密码 光纤量子密钥分发 双速协议     

基于六态协议的实际QKD系统的窃听问题研究

基于实际量子密钥分配系统中所使用的强衰减的激光脉冲不是单光子，量子密钥分配的信道不是无损耗的，光子计数器存在探测效率和暗计数以及窃听者的技术能力也不是无限的这些具体问题.采用了分束与Breidbart基相结合的窃听策略讨论了窃听问题并给出了合法用户在筛选后的密钥中所能容忍的误码率上限公式. 关键词： 量子密钥分配 六态协议 光子数统计分布 Breidbart基窃听     

BB84协议的非一般安全性分析与模拟

给出了窃听者采用各种窃听策略,使用最先进的仪器(段-郭概率量子克隆机)的条件下BB84协议的非一般安全性分析,推导出Eve使用段-郭概率量子克隆机时,Alice和Bob间的码差错率下降为20.7%,这说明BB84协议的安全性仍然有效.最后用BB84协议对量子密钥生成与分发进行了程序模拟.     

基于BB84协议的量子密钥分发安全门限研究

本文分析了实际量子密钥分发过程中,量子态可能受到的各种影响因素;建立了相应的信道模型;推得了非理想信道BB84协议判别窃听的安全门限公式.通过计算与仿真,证明该公式用于估计BB84协议的安全通信门限更加准确,判断量子密钥分发过程中是否存在窃听更为有效,同时具有提高通信安全性和密钥分发效率的优点. 关键词： 信道模型 BB84协议 窃听判别 安全门限     

量子BB84协议在联合旋转噪音信道上的安全性分析

多数在理想条件下设计的量子密码协议没有考虑实际通信中噪音的影响,可能造成机密信息不能被准确传输,或可能存在窃听隐藏在噪音中的风险,因此分析噪音条件下量子密码协议的安全性具有重要的意义.为了分析量子BB84协议在联合旋转噪音信道上的安全性,本文采用粒子偏转模型,对量子信道中的联合噪音进行建模,定量地区分量子信道中噪音和窃听干扰;并且采用冯·诺依曼熵理论建立窃听者能窃取的信息量与量子比特误码率、噪音水平三者之间的函数关系,定量地分析噪音条件下量子信道的安全性;最后根据联合噪音模型及窃听者能窃取的信息量与量子比特误码率、噪音水平三者之间的关系,定量地分析了量子BB84协议在联合噪音条件下的安全性并计算噪音临界点.通过分析可知,在已有噪音水平条件下,窃听者最多能够从通信双方窃取25%的密钥,但是Eve的窃听行为会被检测出来,这样Alice和Bob会放弃当前协商的密钥,重新进行密钥协商,直至确认没有Eve的窃听为止.这个结果说明量子BB84协议在联合旋转噪音信道下的通信是安全的.     

基于差分相移键控协议的双向量子密钥分配系统研究

采用差分相移键控(DPSK)协议分析了双向量子密钥分配(QKD)系统的性能,比较了BB84协议、BBM92协议和DPSK协议的安全通信速率与距离的关系,并对协议对抗一些攻击的安全性进行了分析,结果表明DPSK协议对长距离QKD系统非常实用,具有超过200 km的通信距离和较高的通信速率. 关键词： 差分相移键控协议 量子效率 通信速率     

最优实数态克隆作为标准BB84方案的最优个体窃听攻击

我们给出最优ARSC是对标准BB84方案的最优个体窃听分析.基于量子克隆的个体窃听,说明在由Csiszár和Korner定理的密钥产生率的两个充分条件中,其中一个可以作为最好的充分条件.     

Dynamic(2, 3) Threshold Quantum Secret Sharing of Secure Direct Communication

In this paper, we show that a(2, 3) discrete variable threshold quantum secret sharing scheme of secure direct communication can be achieved based on recurrence using the same devices as in BB84. The scheme is devised by first placing the shares of smaller secret pieces into the shares of the largest secret piece, converting the shares of the largest secret piece into corresponding quantum state sequences, inserting nonorthogonal state particles into the quantum state sequences with the purpose of detecting eavesdropping, and finally sending the new quantum state sequences to the three participants respectively. Consequently, every particle can on average carry up to 1.5-bit messages due to the use of recurrence. The control codes are randomly prepared using the way to generate fountain codes with pre-shared source codes between Alice and Bob, making three participants can detect eavesdropping by themselves without sending classical messages to Alice. Due to the flexible encoding, our scheme is also dynamic, which means that it allows the participants to join and leave freely.     

A New Quantum Secure Direct Communication Protocol Using Decoherence-Free Subspace

A new quantum secure direct communication （QSDC） protocol is proposed by using decoherence free subspace （DFS） to avoid insecurity of the present QSDC protocols in a quantum noise channel. This protocol makes it easily for Bob and Alice to find eavesdropping in channel because the collective dephasing noise disappears in DFS. The probability of successful attack by Eve in this protocol is smaller than in BB84 protocol. Thus this protocol realizes secure QSDC and is feasible with present-day technology.     

Upper bound on key generation rate of quantum key distribution with two-way or two-step quantum channels

We present an asymptotic security proof of deterministic quantum key distribution (DQKD) with a two-way quantum channel. The security proof of DQKD with a two-way quantum channel is different from that of BB84, because Eve can attack the travel qubits twice, both in line Bob to Alice and in line Alice to Bob. With the no-signaling principle and the property of mutual information, we obtain an upper bound of the final key generation of entanglement-based DQKD and hence single-photon four-state DQKD. Our results can be applied to the protocol of QKD with two-step quantum channels.