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
空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室，陕西 西安 710077
量子安全直接通信（QSDC）突破了传统保密通信的通信方式，不需要提前准备密钥就可以直接通过量子信道进行秘密信息的传输。但是在实际的量子通信系统中，窃听者Eve对于测量设备的攻击会导致秘密信息的泄露，而且这种窃听不会被侦测到。此外由于现在的量子传输方式仍然以光纤传输为主，所以无法避免光纤传输过程中噪声的影响，在这些噪声中以集体退相位噪声和集体旋转噪声影响最甚。为解决这些问题，提出了两个分别可以抵抗集体退相位噪声和集体旋转噪声的测量设备无关的QSDC协议，通过不可信第三方的测量进行信息的传递，解决了窃听者对于测量设备攻击的问题，同时通过无消相干子空间来避免集体噪声的问题，通过分析发现该协议可以有效抵抗攻击，实现绝对安全的通信。
量子通信 量子安全直接通信 测量设备无关 集体噪声 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1727001
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
安徽大学计算机科学与技术学院, 安徽 合肥 230601
基于受控量子安全直接通信(CQSDC), 提出了一种GHZ-like态的量子投票协议。在所提协议中, 监督员Charlie负责建立GHZ-like量子信道,并监督投票者Alice和计票员Bob的行为。Alice根据投票规则和 自己的意愿进行投票。Bob在Charlie的帮助下破译投票结果并对其进行计数。所提协议不需要量子态作为票 传输于Alice和Bob之间,只需测量自己拥有的粒子,再将信息通过经典比特传输。与其他量子投票协议相比, 所提协议充分利用了CQSDC和纠缠交换的原理,显著提高了投票效率。
量子光学 量子投票 纠缠交换 受控量子安全直接通信 GHZ-like态 quantum optics quantum voting entanglement swapping controlled quantum secure direct communication GHZ-like state
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
解放军电子工程学院通抗系, 安徽 合肥 230037
为提高昌燕等提出的量子安全直接通信的通信效率和安全性,设计了基于d维Bell纠缠态的量子安全直接通信方案。 通信前发送方(Alice)对d维Bell态粒子进行幺正变换来编码秘密信息,将变换后的d维Bell态粒子二序列发送给接收方(Bob),利用通信双方各自的POVM测量结果和 Bell态粒子的纠缠特性,结合部分经典信息实现秘密消息的传输。采用熵理论、概率论分析协议的安全性,结果表明提出方案是安全的,且比昌燕等提出方案的传输效率高, 窃听探测率也提高了11%。
量子信息 量子安全直接通信 窃听检测 d维Bell态 纠缠态 quantum information quantum secure direct communication eavesdropping detection d-dimension Bell state entangled state
福建师范大学物理与能源学院,福建 福州 350117
基于量子信道加密原理,结合Ping-Pong协议控制模式和信息模式的概念,提出了一个 量子安全直接通信协议。 在此协议中,发送者和接收者用n对Bell态作为量子信道,发送者用controlled-Not操作将单粒子纠缠入量子信道,接收者用controlled-Not操作将单粒子与量子信道解纠缠。通信双方依次执行控制模式和信息模式,控制模式 检测窃听,信息模式发送秘密信息。控制模式和信息模式均不会对已建立的量子信道造成破坏,因此建立量子 信道的过程仅需执行一次,此后通信双方可以反复进行控制模式和信息模式,从而不断进行窃听检测和秘密信息传输。
量子光学 量子安全直接通信 信道加密 窃听检测 quantum optics quantum secure direct communication quantum encryption eavesdropping detection
1 江西师范大学 物理与通信电子学院
2 江西省光电子与通信重点实验室，南昌 330022
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.
量子信息 量子安全直接通信 团簇态 Bell 测量 Quantum information Quantum secure direct communication Cluster state Bell-state measurements
浙江工商大学 信息与电子工程学院, 杭州 310018
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.
受控双向量子安全直接通信 信息泄露 纠缠交换 Bell态 Bell测量 Controlled bidirectional quantum secure direct com Information leakage Entanglement swapping Bell state Bell measurement
