量子密码术

根据量子力学中的海森伯不确定性原理，任何窃听者无法窃听量子密码通信中的信息而不被发现，本文讲述了量子密钥生成的基本原理，介绍了当前实验研究的进展，面临的技术挑战及安全性问题，最后展望了发展前景和今后的发展方向。     

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.     

量子信息讲座 第四讲 量子密码通信

根据海森伯不确定性原理，任何窃听者无法窃听量子密码通信中的信息而不被发现．文章讲述了量子密钥生成与分发的基本原理，并介绍了当前实验研究的进展．     

龙桂鲁教授和他的量子信息研究

主要研究成果 ＊量子安全直接通信：提出国际上第一个量子安全直接通信（QSDC）方案,建立和发展了量子通信的新方向。该方案不仅能现场发现窃听,而且能避免发现窃听前传输的信息泄露,与未来的全量子网络兼容。     

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。     

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.     

可控量子秘密共享协议窃听检测虚警概率分析

对孙莹等提出的利用Greenberger-Horne-Zeilinger态实现的可控量子秘密共享协议Alice-Bob信道和Alice-Charlie信道窃听检测的虚警概率进行分析,指出该协议窃听检测虚警概率不为0的原因在于窃听检测测量基选择的随机性.然后,提出一种改进的利用Greenberger-HorneZeilinger态实现的可控量子秘密共享协议,以确定性的方式选择窃听检测的测量基.理论分析表明,改进的利用Greenberger-Horne-Zeilinger态实现的可控量子秘密共享协议不仅能够以原协议2倍的概率发现任何一个内部不可信方,从而具有更高的安全性,而且窃听检测虚警概率达到0.     

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Bell态的三方量子密钥协商

提出了基于两粒子纠缠态的一个三方量子密钥协商协议. 方案中的三个参与者是完全对等的, 且对建立的共享密钥具有相同的贡献. 除此之外, 三方中的任何一方或两方都不能事先单独决定共享密钥. 安全分析表明本协议既能抵抗外部窃听者的攻击, 又能抵抗内部参与者攻击. 关键词： 量子密码学 量子密钥协商 Bell态     

基于BB84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并不是单光子,量子密钥分配的信道不是无损耗的,窃听者的技术能力也不是无限的这些具体问题,采用了分束窃听与截获重发窃听策略相结合的方案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.     

束缚纠缠态量子秘密共享的不安全性分析

分析了以Smolin束缚纠缠态作为通道量子态的量子秘密共享方案的安全性.给出了一个简单的来自通信方内部的截获重发攻击策略,这个攻击策略是依赖比对单量子比特测量结果的窃听检测程序所不能检测出来的.结果表明,仅以束缚纠缠Smolin态作为通道量子态的量子秘密共享方案对于来自内部的窃听攻击不是无条件的.     

量子密码协议的错误序列模型分析

量子密码协议具有无条件安全特性,其安全性通过窃听检测来保证.为了提高信息序列错误率的估计值精确度,提出了一种错误序列模型分析方法,通过构造法得到错误序列的二阶统计特性,从而通过经典方法对信息序列中错误序列进行预测,最后得到信息序列的错误率.在单次运行协议情况下,提高了窃听检测的精度,适用于其他量子密码协议. 关键词： 量子密码 最佳预测 窃听检测 序列重构     

采用纠缠辅助量子LDPC码和检错重传策略的量子直传通信方案

针对现有量子信息直传协议在有噪音量子信道下传输效率低及可靠性差的问题,提出了一种有效利用纠缠资源的量子安全直传通信方案.通过收发双方共享纠缠粒子作为辅助比特,采用纠缠辅助量子低密度校验码对量子态信息进行前向纠错保护,以提高系统在噪音环境下的传输可靠性.同时采用自动请求重传策略对量子态信息进行检错编码保护,当因窃听或强噪...     

QKD扩展BB84协议的Breidbart基窃听问题

给出了六态扩展BB84协议的Breidbart基窃听方案,分析并计算了各种截取重发策略下的AliceEve平均交互信息量和施行QKD标准纠错手续后的有效平均交互信息量,结果显示Breidbart基窃听Breidbart基重发策略(BB策略)最为有效.考虑到Alice和Bob可以在公开讨论阶段利用废弃数据检验是否存在BB窃听以降低秘密性增强算法的强度,减少量子密钥的损失,提出了修改BB84协议的建议.给出了可能较QKD标准纠错手续更为安全的量子密钥二次生成纠错方法 关键词： 量子密码 BB84协议 Breidbart基窃听     

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     

基于光纤的量子密钥分配系统研究和协议仿真

研究了适合光纤传输的量子密钥分配系统和量子密钥分配协议.通过研究适合光纤传输的量子信号的编码和解码,研究了基于光纤的量子密钥分配系统与协议,给出相位调制量子密钥系统的光路图;在计算机上编制相应的程序,验证了相位调制的量子密钥分配协议的分配过程,并就窃听对量子误码率的影响进行了分析.结果表明,仿真结果与理论分析完全一致.     

具有双向认证功能的量子秘密共享方案

利用两粒子纠缠态作为经典信息的载体,结合Hash函数和量子本地操作提出了一种可以实现双向认证功能的量子秘密共享方案,并且分析了它的安全性. 这种方案的安全性基于秘密共享双方的认证密钥和传输过程中粒子排列次序的保密. 若不考虑认证和窃听检测所消耗的粒子,平均1个Bell态共享2 bit经典信息. 关键词： 量子秘密共享 认证密钥 量子双向认证 两粒子量子纠缠     

采用纠缠辅助量子LDPC码和检错重传策略的 量子直传通信方案

针对现有量子信息直传协议在有噪音量子信道下传输效率低及可靠性差的问题,提出了一种有效利用纠缠资源的量子安全直传通信方案.通过收发双方共享纠缠粒子作为辅助比特,采用纠缠辅助量子低密度校验码对量子态信息进行前向纠错保护,以提高系统在噪音环境下的传输可靠性.同时采用自动请求重传策略对量子态信息进行检错编码保护,当因窃听或强噪音导致译码获得的信息不正确时,则请求发端对该组信息进行编码重传操作.文中对所选用纠缠辅助量子低密度校验码在量子退极化噪音信道下的迭代译码性能进行了仿真,最后对方案的安全性进行了分析论证.     

一种新的利用不可扩展乘积基和严格纠缠基的量子密钥分配方案

提出了一种新的利用33 Hilbert空间的不可扩展乘积基和严格纠缠基的量子密钥分配方案.对窃听者的窃听成功概率进行了分析.该方案具有许多诸如容量大以及效率高等独特的特点. 关键词： 量子密钥分配 不可扩展乘积基 严格纠缠基 正交完备基     

用多粒子态进行量子信息分配

我们提出一个用五粒子态将量子信息分裂成几部分的方案。在这个过程中,如果且只有接受者相互合作才能重建初始比特的态。我们所用的量子通道是Bell太和三比特GHZ态的组合态,这些态在实验上都是很容易制备的。这个方案对某些窃听攻击来说是安全的。而且,它还可以用来实现控制的量子隐形传态。