1 黑龙江大学数学科学学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 黑龙江省复杂系统理论与计算重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 黑龙江大学密码与网络安全研究院, 黑龙江 哈尔滨 150080
半量子身份认证在保障通讯安全方面发挥着至关重要的作用。通过引入一个量子第三方对密钥进行集中管理, 提出一种新的基于Greenberger-Home-Zeilinger (GHZ) 态的半量子双方身份认证协议。首先, 对参与者的量子能力进行限制, 两个认证者都只具有半量子的能力, 协议使用更少的量子资源。其次, 协议中两个半量子参与者只需要执行简单的测量操作和异或操作。安全性分析发现, 利用该协议进行量子通信时，假冒攻击、截获重发攻击和纠缠附加攻击等攻击都无法引起合法身份信息的泄露, 表明该协议可以有效防止非法的不诚实参与者获得合法身份, 具有较好的安全性和实用性。
量子通信 半量子认证 身份认证 双方认证 GHZ态 quantum communication semi-quantum authentication identity authentication mutual authentication GHZ state
湖南师范大学信息科学与工程学院, 湖南 长沙 410081
半量子通信协议允许只具有有限量子能力的参与者进行量子通信, 与全量子通信协议相比, 减少了量子资源损耗, 节约了量子硬件成本。基于半量子模型, 以四粒子Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 态作为量子资源态, 提出了一种新型半量子私有比较协议。该协议可以在半诚实第三方的帮助下比较两个经典用户Alice和Bob的信息是否相等, 且不泄露他们的秘密信息。安全性分析表明该协议可以抵御内部攻击和外部攻击, 与现有的半量子私有比较协议相比, 经典用户所需的量子能力更少, 只需执行Z基测量和反射接收的粒子, 且具有较高的量子比特效率。此外, 通过IBM量子云平台进行了仿真实验, 验证了所提协议的正确性。
量子信息 量子密码学 半量子私有比较 四粒子GHZ态 IBM量子云平台 半诚实第三方 quantum information quantum cryptography semi-quantum private comparison four-particle GHZ state IBM quantum cloud platform semi-honest third party
西藏民族大学信息工程学院,陕西 咸阳 712000
基于 GHZ 态粒子与单光子的结合, 提出一种量子安全直接通信协议。该协议中 Alice 先将信息编码, 然后将所有 GHZ 态粒子分为 S1, S2 和 S3 三部分。Alice 先将 S1 发给 Bob 并对信道安全性做检测, 再将 S2 和单光子 SS 混合,经顺序重排和添加诱骗粒子后发给 Bob 并做安全检测, 再将 S3 和 SS混合并重复上述操作, 最后由 Bob 测量并解码。该协议可省去复杂的酉运算, 简化协议实现过程, 并且顺序重排和诱骗粒子的结合确保了协议的安全性。此外, 单光子和 GHZ 态的混合使得在一个量子态上加载了 4 bits 的经典信息, 极大地增加了编码容量, 提高了传输效率。
量子光学 GHZ态 量子安全通信 传输效率 quantum optics GHZ state quantum secure communication transmission efficiency
提出一种实现量子纠缠态转化的方案。该方案是基于金刚石氮空穴(NV)色心和微环谐振腔(MTR)耦合实现量子控制非(CNOT)门,并借助交叉克尔非线性实现量子纠缠W态向GHZ态的转化。经过理论分析,本方案在当前实验条件下具备较高的转化效率,会对量子纠缠态制备及量子信息处理的实现提供一些有效的帮助。
量子光学 量子信息处理 微环谐振腔 W态 GHZ态 激光与光电子学进展
2019, 56(21): 212701
天津工业大学物理科学与技术学院, 天津 300387
为了解决Concatenated GHZ(C-GHZ)态制备复杂的问题,提出了一种基 于弱交叉克尔非线性产生C-GHZ态的改进方案。结合零差探测技术和经典的前置反馈作用,用封装的光学元件 模块和HWP 22.5°半波片,经反复操作,由简单的C-GHZ态推导出nm-GHZ态,最后得出C-GHZ态制备规律,得 出所需辅助单光子数nm, 模块数nm－1和HWP22.5°半波片 数n。进行了成功率模拟和可行性分析,结果表明增大相干态|α〉 的振幅强 度和减少光子传输的损耗可以提高C-GHZ态制备的成功率。
量子光学 C-GHZ态 弱交叉克尔非线性 零差探测 quantum optics C-GHZ state weak cross-Kerr nonlinearity homodyne detection
1 贵州大学数学与统计学院, 贵州 贵阳 550025
2 贵州大学计算机科学与技术学院, 贵州 贵阳 550025
在仅有广义GHZ态参与的量子隐形传态中,通过分析待传量子态、量子通道和联合测量基之间的 关系,设计了一种节约量子资源的隐形传态方案。在非最大广义三粒子GHZ态隐形传送中,用任意两种 广义四粒子GHZ态作为量子通道,通过分析接收者进行的幺正变换,发现当非最大广义三粒子GHZ态的纠 缠类型与量子通道最后三粒子的纠缠类型一致、且联合测量基的纠缠类型与初始态前四个粒子的纠缠类型 一致时,接收者进行幺正变换的矩阵最简单。结果表明高效隐形传输所选择的最优GHZ态量子通道和GHZ态 测量基由待传非最大广义GHZ态的纠缠类型决定。
量子光学 广义GHZ态 量子隐形传态 量子通道 quantum optics generalized GHZ state quantum teleportation quantum channel
为了提高确定性密钥分发效率,提出了基于GHZ态纠缠交换的量子确定性密钥分 发(Quantum deterministic key distribution, QDKD)方案,方案充分利用量子力学纠缠交换的原理, 通信双方通过共享一对GHZ粒子态,在纠缠、测量操作后接收者Bob可根据发送者Alice发送的经典信息 推断出确定密钥,该协议与其他基于GHZ纠缠态的QDKD方案不同之处在于,使用的两个GHZ粒子态制备操 作且粒子分发操作由Bob完成,安全分析表明窃听者的窃听行为会被及时发现。所提出的方案是高效的, 除去用于窃听检测的粒子,所剩的粒子全部用于信息传输,能够达到60%的密钥分发效率,且方案可操作性强。
量子光学 量子确定性密钥分发 分发效率 纠缠交换 GHZ态 quantum optics quantum deterministic key distribution distribution efficiency entanglement swapping GHZ state
华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室(信息光电子科技学院), 量子信息技术广东高校重点实验室, 广东 广州 510006
如何能够不破坏纠缠态且能将其辨认区分出来是量子信息处理过程中一个很重要的问题。 方案首先利用相干光与腔-原子系统的输入-输出过程构造受控相移门,然后利用受控相移门和零差探测 技术构造宇称分析器,最后利用宇称分析器和Hadamard等操作构造非破坏性的原子Bell态分析器和 原子GHZ态分析器。方案的优势在于: 1)利用相干光源和零差探测技术,比以往方案中的单光子 源和单光子探测易实现; 2)构造的原子Bell态分析器和原子GHZ态分析器是非破坏性的。方案用 到的所有方法和技术目前在实验上都是可以实现的。
量子光学 Bell态分析器 GHZ态分析器 腔输入-输出过程 受控相移门 quantum optics Bell state analyzer GHZ state analyzer cavity input-output process controlled phase shifter
武警工程大学通信工程系, 陕西 西安 710086
提出利用一个两粒子纠缠态传送N粒子GHZ纠缠态的方案,首先考察三粒子GHZ纠 缠态在量子信道是最大纠缠态时的情形, 进一步考察量子信道是非最大纠缠态的情形。发现通过对某些粒子执行H操作和von Neumann测量,并引进两个辅助比特,在非最大纠缠态时还需构造一个幺正变换矩阵,可实现三粒子GHZ纠缠态的隐形传态, 最后推广至N粒子,该方案相比其它方案最大的优点是节约了量子信道纠缠资源。
隐形传态 三粒子纠缠态 GHZ纠缠态 非最大纠缠量子信道 teleportation three-paticle entangled state entangled GHZ state nonmaximally entangled quantum channels
衡阳师范学院物理与电子信息科学系, 湖南 衡阳 421008
提出一种利用一个2n-能级原子与两个n-模腔相互作用制备2n-模光子GHZ态的方案。在此方案中，2n个量子比特编码在2n个腔模的 0-和1-光子Fock态中。由于原子与腔场之间相互作用是共振的，因此耦合强度相对较大，这将缩短所需的相互作用时间，从而降低实验中退相干的影响。
量子光学 多能级原子 多模腔 GHZ态 光子比特 quantum optics multi-level atom multi-mode cavity GHZ state photonic qubit
