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
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
量子安全直接通信不需要提前准备密钥, 直接通过量子就可以进行秘密信息传递。针对量子通信设备成本较高的问题, 基于 Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 态粒子和半量子理论, 提出了一个双向三方的半量子安全直接通信 (SQSDC) 方案。该方案可以实现两个经典方和一个量子方之间的秘密通信, 且通过调整GHZ态粒子的个数，可以将经典方扩展至任意多方, 因此尤其适用于一个上级单位和多个下级单位之间的通信。方案安全性分析表明, 利用GHZ态的纠缠特性进行窃听检测, 可以有效地抵抗窃听者的截获测量重发攻击和纠缠测量攻击。在三方通信时, 该方案的通信效率达17.65%, 具有较高的通信效率。
量子通信 半量子安全直接通信 GHZ态 多方通信 quantum communication semi-quantum secure direct communication Greenberger–Horne–Zeilinger states multi-party communication
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
1 四川师范大学数学科学学院, 四川 成都 610066
2 四川师范大学智能信息与量子信息研究所, 四川 成都 610066
考虑到协议的安全性及控制方的必要性, 提出了一种新颖的受控量子安全直接通信协议。协议中由控制方制备和分发信道粒子, 并决定是否通信, 且控制方的信息对协议的运行起着很大的作用。利用加密后编码操作和引入辅助粒子的方式提高协议的安全性和信息传输量, 信息接收方根据处理后的消息进行酉操作, 并根据约定的加密规则逆向解码获取秘密信息。所有公布的信息与秘密信息无直接的关 联, 避免了信息泄露问题。分析结果表明该协议能够抵抗第三方和窃听者的攻击, 且量子通信效率 为 28.75%。
量子通信 受控量子安全直接通信 类 GHZ 态 Bell 基测量 quantum communication controlled quantum secure direct communication GHZ-like state Bell-based measurement
广东水利电力职业技术学院自动化工程系, 广东 广州 510635
提出了一种基于类GHZ态的可控量子安全直接通信方案。方案中通信三方利用各 自手中的纠缠粒子满足经典异或关系的性质,结合控制非门操作,对承载经典信息的量子态进行加密、控制、解密等。并 通过插入诱骗光子的方法来防止窃听行为,保障通信安全。安全性分析可知所提方案可以有效探测内部和外部窃听者的窃 听行为。同时,通信过程中传送的消息粒子并不是分发的纠缠粒子,因此该方案中纠缠资源可以重复利用。
量子信息 受控量子安全直接通信 类GHZ态 异或 控制非门操作 quantum information controlled quantum secure direct communication GHZ-like state XOR CNOT operation
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
西安邮电大学通信与信息工程学院, 陕西 西安 710121
考虑安全性和效率，提出了一种高效的基于类GHZ态的受控量子安全直接通信(CQSDC)协议。此协议中，接收方得到控制方的允许后 才能恢复发送方的秘密消息,所提出协议安全、高效。结果表明预备阶段的窃听和CNOT攻击检测可以保证类GHZ态共享的安全性；利用消息来控制操作可以减少量子态的使用， 从而提高效率；接收方的合法态是四个Bell态中的两个，若存在CNOT攻击，可能会出现非法态，这使得接收方在安全直传阶段也能主动发现CNOT攻击行为； 通过对比证明了提出方案的高效性。
量子信息 受控量子安全直接通信 类GHZ态 安全性 效率 quantum information controlled quantum secure direct communication GHZ-like state security efficiency
