基于Greenberger-Horne-Zeilinger态的控制量子安全直接通讯

我们利用Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态,提出了一个控制量子安全直接通讯方案.在方案中,我们不仅分析了这个方案的安全性,而且指出了这个方案可以有效地抵御截取再发送袭击和干扰袭击.     

基于三粒子GHZ态的双向量子可控隐形传态

提出基于三粒子GHZ态的双向量子可控隐形传态方案.方案中,使用两个三粒子GHZ态作为量子通道.而根据在量子通道中发送者,接收者和控制者所拥有的粒子的不同以及所采用的测量基的不同,设计出了三方参与的双向可控量子隐形传态方案和四方参与的双向可控量子隐形传态方案.在方案中,Alice和Bob对所拥有的粒子做合适的投影测量,并将其测量结果通知对方和控制者.若控制者同意此次传态,则会对自己所拥有的粒子做投影测量,并将结果告知接收者.接收者根据发送者和控制者的测量信息,做出相对应的幺正操作来重建发送者的量子态.同时三方参与和四方参与的量子可控隐形传态方案提高了通信的安全性.     

利用N粒子纠缠态的量子秘密共享

为了高效实现多方之间的量子秘密共享,引入了一种纠缠度较高的N粒子纠缠态,并提出了利用该N粒子纠缠态在一方与(N-1)方之间形成共享秘密位串的方案.该方案在建立秘密位串的过程中,Alice对发送的粒子随机选择么正操作I和σx,并选择一部分粒子用于检测信道的安全;之后Alice根据(N-1)方选择的操作又选择了一部分粒子用于对参与者诚实度检测及信道安全检测.通过多次对窃听者的检测,很好地保证了信道的安全性及产生的秘密位串的可用性.最终在Alice及另外(N-1)方之间可形成n[1-(N-1)/2N-1]/6个共享秘密位.     

基于四粒子GHZ态的可控量子双向隐形传态及安全性

提出一个基于四粒子GHZ纠缠态实现未知单粒子态的可控量子双向传态方案.通信双方Alice和Bob以及控制方事先密享两对四粒子GHZ纠缠态以构建量子信道,根据纠缠粒子的不同分发方式,以及测量时所选择的不同测量基,可以分别实现三方和四方参与的可控量子双向传态.通信开始后,Alice和Bob分别对自己拥有的部分粒子作量子投影测量,若控制方同意双方通信,则对自己拥有的粒子作测量并通过经典信道公布测量结果.通信双方根据控制方公布的测量结果对各自的某个粒子作相应的幺正变换,即可在己方的粒子上重建对方待传的量子态.由于第三方Charlie以及第四方Dennis的加入,整个双向传态的安全性大为提高.     

利用N粒子纠缠态的量子秘密共享

 为了高效实现多方之间的量子秘密共享,引入了一种纠缠度较高的N粒子纠缠态,并提出了利用该N粒子纠缠态在一方与（N-1）方之间形成共享秘密位串的方案.该方案在建立秘密位串的过程中,Alice对发送的粒子随机选择么正操作I和σx,并选择一部分粒子用于检测信道的安全|之后Alice根据（N-1）方选择的操作又选择了一部分粒子用于对参与者诚实度检测及信道安全检测.通过多次对窃听者的检测,很好地保证了信道的安全性及产生的秘密位串的可用性.最终在Alice及另外（N-1）方之间可形成n[1-(N-1)/2 N-1]/6个共享秘密位.     

二粒子部分缠结态的量子隐形传态

利用三粒子的最大缠结态(即GHZ态)作为量子通道,实现二粒子部分缠结态的隐形传态,其成功几率为1.该方案只需借助一个量子比特作为辅助比特和两次贝尔基测量,其操作均为局域操作且在目前技术条件下可以很容易实现.     

单个N维量子系统的量子秘密共享

提出了一种单个N维量子系统的量子秘密共享方案.在该方案中,利用对Bennett和Brassard协议(BB84协议)中使用的两基四态扩展到多基多态,分发者对要共享的秘密采用多基多态编码,将被编码的单个N维量子系统发送给他的两个代理人之一,该代理人利用一个N维克隆机对接收到的粒子做幺正操作,然后把粒子发送给另一代理人.在得知最后一个代理人接收到该粒子之后,分发者告知两个代理人他所用的制备基,然后两个代理人分别对自己的系统进行测量并在合作之后获知分发者所发送的粒子的量子态.该方案的安全性基于量子不可克隆定理.另外该方案还具有信息量大效率高的特点.最后对该方案从两方扩展到N方进行了讨论.     

基于六粒子纠缠态和Bell态测量的量子信息分离

通过介绍六粒子纠缠态的新应用研究,提出了一个二粒子任意态的信息分离方案.在这个方案中,发送者Alice、控制者Charlie和接受者Bob共享一个六粒子纠缠态,发送者先执行两次Bell基测量;然后控制者执行一次Bell基测量;最后接受者根据发送者和控制者的测量结果,对自己拥有的粒子做适当的幺正变换,从而能够重建要发送的...     

基于六粒子纠缠态和Bell态测量的量子信息分离

通过介绍六粒子纠缠态的新应用研究,提出了一个二粒子任意态的信息分离方案.在这个方案中,发送者Alice、控制者Charlie和接受者Bob共享一个六粒子纠缠态,发送者先执行两次Bell基测量|然后控制者执行一次Bell基测量|最后接受者根据发送者和控制者的测量结果,对自己拥有的粒子做适当的幺正变换,从而能够重建要发送的二粒子任意态.这个信息分离方案是决定性的,即成功概率为100%.与使用相同的量子信道进行二粒子任意态的信息分离方案相比,本文提出的方案只需要进行Bell基测量而不需要执行多粒子的联合测量,从而使得这个方案更简单、更容易,并且在目前的实验室技术条件下是能够实现的.     

基于五粒子团簇态的可控量子安全直接通信

提出了一个利用五粒子团簇态实现的可控量子安全直接通信方案.在这一方案中,首先信息发送者Alice、信息接收者Bob和控制者Charlie共享由Alice制备的一有序序列团簇态作为量子信道;在确定量子信道的安全性以后,Alice制备编码量子态(Bell态)序列,然后通过对自己手中的粒子进行Bell基测量,接着Charlie对自己手中的粒子进行单粒子的测量,就能把信息传送给接收者Bob;最后,Bob测量自己手中的粒子,并通过分析三人的测量结果,从而获得Alice要传送的信息.在我们提出的方案中,携带信息的粒子不需要在公共信道上传输.该文中,我们给出了方案的安全性分析,证明了我们的方案是决定性的和安全的.在未来,我们的方案在以目前的实验技术为基础条件下很可能得到实现.     

基于Bell态粒子和单光子混合的量子安全直接通信方案的信息泄露问题

最近,一种基于Bell态粒子和单光子混合的量子安全直接通信方案[物理学报65 230301(2016)]被提出.文章宣称一个量子态可以编码3比特经典信息,从而使得协议具有很高的信息传输效率.不幸的是,该协议存在信息泄露问题:编码在单光子上的3比特经典信息有2比特被泄露,而编码在Bell态上的3比特经典信息有1比特被泄露,所以它不是一个安全的直接量子通信方案.在保留原协议思想且尽可能少地更改原协议的基础上,我们提出一种改进的消息编码规则,从而解决信息泄露问题,使之成为一个高效、安全的量子通信协议.衷心希望研究者能对量子安全通信协议中信息泄露问题引起足够重视,设计真正安全的量子通信协议.     

用Greenberger-Horne-Zeilinger态作量子信道实现多点控制的远程单比特幺正变换

提出了一个用三粒子纠缠的GHZ态作为量子信道实现多点控制的远程单比特幺正变换的操纵方案.在该方案中,发送者Alice能“传送”一个幺正变换给远距离的接收者Bob,此幺正变换的结构分别由Alice和Bob决定.而Alice与Bob间的量子信道宽度,亦远程单比特幺正变换的成功操纵几率则由第三者Cindy控制.Cindy与Alice（Bob）间的经典通讯也由Cindy控制.     

控制的量子隐形传态和控制的量子安全直接通信

我们提出了一个控制的量子隐形传态方案。在这方案中，发送方Alice 在监督者Charlie的控制下以他们分享的三粒子纠缠态作为量子通道将二能级粒子未知态的量子信息忠实的传给了遥远的接受方Bob。我们还提出了借助此传态的控制的量子安全直接通信方案。在保证量子通道安全的情况下， Alice直接将秘密信息编码在粒子态序列上，并在Charlie控制下用此传态方法传给Bob。Bob可通过测量他的量子位读出编码信息。由于没有带秘密信息的量子位在Alice 和Bob之间传送，只要量子通道安全， 这种通信不会泄露给窃听者任何信息， 是绝对安全的。这个方案的的特征是双方通信需得到第三方的许可。     

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.     

多控制者下的双向量子隐形传态

提出了一种多控制者的双向量子隐形传态方案。在该理论方案中有三个控制者协助通信,纠缠资源为最大七粒子纠缠态,其中通信者Alice和Bob以及三个控制者预先秘密共享最大七粒子纠缠态以构建量子信道。三个控制者的参与提高了通信的安全性,同时也避免了执行三粒子联合测量的复杂性。在通信过程中,首先Bob对自己密享的粒子执行酉操作,接着通信方各自对自己手中的粒子执行Bell基测量。假如控制者同意双方通信,便对自己手中的粒子执行单粒子测量并将测量结果通过经典信道传输给通信者。通信方分别结合控制者所公布的测量结果做相应的酉操作,这样便能完美地实现双向量子控制隐形传态。     

基于(2m+1)粒子纠缠态的任意m粒子态量子可控离物传态(英文)

提出了一个基于高维2m+1粒子纠缠态的任意m粒子态量子可控离物传态方案,发送方Alice对需传送的未知态量子系统和手中的纠缠粒子执行m个广义Bell基测量,控制方执行广义X基测量,依据预先共享量子纠缠态非定域相关性,接收方对手中的粒子执行相应的幺正操作就可以重建原来未知量子态.与其他方案相比,方案减少了任意高维多粒子态可控离物传送所需传送粒子数.我们进一步讨论了基于纯纠缠信道的概率量子可控离物传态方案,通过与发送方和控制方合作,接收方只需对手中的纠缠粒子和引入的附加粒子执行联合幺正演化和投影测量,就可以在他的粒子上概率的重建原来的未知量子态,最后,方案计算讨论了基于纯纠缠态量子可控离物传态成功概率与信道纠缠度之间的关系.     

基于Bell态和Bell测量的无信息泄露受控双向量子安全直接通信(英文)

提出一个无信息泄露的受控双向量子安全直接通信协议.协议中合法通信双方Alice和Bob在控制者Charlie的控制下实现彼此秘密信息的安全交换,利用3个Bell态纠缠交换后的测量相关性来克服信息泄露问题.由于该协议仅利用Bell态作为量子资源,而且仅需要进行Bell测量,所以方便实现.安全性分析表明,该协议不仅能检测到外部窃听者的主动攻击,而且还能检测到控制者Charlie的不诚实行为,因此,具备良好的安全性.     

基于cluster态的信道容量可控的可控量子安全直接通信方案

提出了一种基于五粒子cluster态的信道容量可控的可控量子安全直接通信方案.通信三方利用五粒子cluster态自身的粒子分布情况,结合诱骗光子,对粒子分别做Z基单粒子测量和Bell基测量,便可完成信道的第一次安全性检测.通信控制方Cindy通过对手中的粒子序列随机选用测量基(Z基或者X基)测量来决定信道容量,并通过经典信道公布结果.发送方Alice将要发送的信息以及校检信息用于对手中的粒子序列进行幺正操作编码,并插入诱骗光子后将编码后的粒子序列发给接收方Bob并通过经典信道告知其诱骗光子的位置信息.Bob接收到粒子序列后,按照经典信道Alice发送的信息,结合Cindy公布的信息,剔除诱骗光子后按照一定的规则对手中的两组粒子序列进行Bell基测量,便可解码完成第二次安全性检测以及得到Alice发送的信息.通过对五粒子cluster态的纠缠结构性质进行分析,阐明了五粒子cluster态在该方案中所表现出的特点的物理缘由.结果表明,只需变化测量基的规则和用于编码的粒子,可以将该方案推广成可控双向量子安全直接通信.     

基于六粒子最大纠缠态的双向控制隐形传态方案(英文)EI北大核心CSCD

提出了一个利用六粒子最大纠缠态作为纠缠资源的双向量子控制隐形传态方案.该理论方案中,六粒子最大纠缠态作为量子通道来连系着合法的三方——通信双方和控制方,通信双方既是发送方同时也是接收方.传输过程中,Alice传输一个任意单粒子态a给Bob的同时Bob也传输一个任意的单粒子态b给Alice;由控制方Charlie来控制和协助通信双方完成最终的量子态的交换;Bob先对自己手中的粒子作一个幺正操作,用户双方再各自对自己手中的粒子执行Bell基测量,测量完成后通过经典信道将自己的测量结果公开宣布,用户双方根据对方所公布的测量结果做相应的幺正操作,从而成功地实现双向量子控制隐形传态.