Fundamentals for immediate implementation of a quantum secured Internet
这项工作显示了如何为用户A和B的安全互联网可以通过一个快速的密钥分配系统，使用物理噪声加密信息传输的确定性形式来实现。从它们之间共享的秘密随机序列开始，可以以安全的方式共享新鲜随机比特的长序列，并且不涉及第三方。共享的解密随机位-在源处由噪声加密-随后用于一次一密数据加密。物理生成的保护不易受计算或数学进步的影响。特别是，它不依赖于素数分解的难度。此外，没有使用线性反馈移位寄存器。攻击者可以自由访问通信信道，并且可以在不降低安全级别的情况下获取所传输信号的任意数量的副本。不需要入侵检测方法。
2006-08-16 quant-ph
Optimal Encryption of Quantum Bits
我们刻画了一套完整的协议，可以用来安全地加密n量子位使用秘密和随机的经典位。除了应用这样的量子加密协议的量子数据安全，我们的框架允许许多经典的加密协议的量子数据的概括。我们表明，没有秘密的经典数据的加密状态没有信息，2n随机经典位是信息安全的量子加密所需的最小值。此外，量子操作被证明有一个令人惊讶的结构在一个典型的内积空间。这种量子加密协议是经典的一次一密概念的推广。将量子加密与量子隐形传态联系起来，给出了一种新的量子隐形传态最优性的证明。
2000-03-21 quant-ph
Quantum key distribution using vacuum-one-photon qubits: maximum number of transferable bits per particle
采用对真空单光子量子比特进行编码的量子密钥分发方案能够比采用偏振或相位编码的标准方案每个粒子传送更多的信息比特。我们计算的最大数量的经典位每个粒子，可以安全地传输时，密钥分配与BB84和B92协议，分别使用真空单光子量子比特。特别地，我们证明了对于具有真空单光子量子比特的广义B92协议，每个粒子最多可以安全地传输两个比特。我们还证明了通过执行一个广义的测量，优化了明确的歧视的编码状态所带来的优势：参数范围内，每个粒子的两个比特的传输可以实现显着增强相比，相应的参数范围的投影测量。
2009-07-20 quant-ph
Quantum secret sharing based on reusable GHZ states as secure carriers
介绍了一种基于可重用纠缠态的量子秘密共享协议。发送器和接收器之间的纠缠态仅作为一个载体，发送器将数据比特纠缠到该载体上，接收器将数据比特从该载体上解纠缠，所有这些都是通过简单门的局部动作实现的。我们还表明，拦截夏娃或作弊的接收器之一引入了量子误码率（QBER）大于25%，可以通过比较比特的子序列来检测。
2003-03-10 quant-ph
Quantum Internet, Governance, Trust, and the Promise of Secure Communication: On building a Quantum Internet that will be used
TU Delft（代尔夫特理工大学）；University of Twente（特温特大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
本文分析量子互联网的功能，指出其安全通信愿景无法仅靠技术实现，信任作为社会现象需依托治理运营监管，最终提出发展可信量子互联网的政策建议。
2025-05-20 physics.soc-ph quant-ph
Secure Key Distribution by Swapping Quantum Entanglement
我们报道了两个通过交换量子纠缠实现的密钥分配方案。使用两个贝尔状态，两个比特的秘密密钥可以在扮演对称和平等角色的两个远程方之间共享。我们还解决了窃听攻击的计划。
2004-01-01 quant-ph
Quantum Secured Internet Transport
量子计算代表了对在互联网中广泛使用的传输层安全（TLS）底层的公钥基础设施的新兴威胁。本文描述了如何将QKD对称密钥与TLS一起使用，为现有的互联网应用提供量子计算安全性。我们还实现和测试了一个通用的混合密钥传递架构，QKD在安全站点之间的长距离光纤，和无线密钥分发在每个站点内的短距离最后，我们展示了这种相同的能力可以扩展到TLS密码方案具有完美的安全性。
2020-07-10 cs.CR cs.CY cs.NI
Fast and secure key distribution using mesoscopic coherent states of light
这项工作展示了A和B双方如何以光速安全地共享随机比特序列。A和B拥有真随机物理源，并通过使用接收到的随机序列来加密下一个要发送的随机序列来交换随机比特。使用起始共享密钥，并且该方法可以被描述为无限的一次性密码本扩展器。它表明，在信号确定的窃听者的错误的最小概率可以任意设置接近纯猜测水平。基于$M$ -ry加密协议，该方法还允许光放大而不降低安全性，提供了优于用于密钥分发的BB84协议的实际优点。
2004-04-28 quant-ph
Practical high-dimensional quantum key distribution with decoy states
高维量子密钥分发（HD-QKD）允许双方在每个探测到的光子上产生多个安全比特的信息。在这项工作中，我们表明，诱饵状态协议可以实际实现的HD-QKD只使用一个或两个诱饵状态。在现实的实验约束下，具有两个诱饵状态的HD-QKD可以在超过200 km的距离上每次重合产生多个安全比特，并且速率与具有无限诱饵状态的协议所实现的速率相似。此外，只有一个诱饵状态的HD-QKD在短距离上是实用的，在短距离上它几乎与具有两个诱饵状态的协议一样安全。因此，只有一个或两个诱饵状态的HD-QKD可以实现优化安全量子通信的速率。
2015-02-26 quant-ph
A protocol for secure and deterministic quantum key expansion
在所有现有的加密和解密私有通信协议中，预共享密钥只能使用一次。我们给出了一个确定性的量子密钥扩展协议，其中的预共享密钥可以回收。我们的协议是指数级安全的。我们的协议花费更少的量子比特和几乎零经典通信与认证步骤被包括在内。由于我们的协议可以分发确定性比特，它也可以用于直接通信。
2004-07-05 quant-ph
Experimental quantum key distribution with simulated ground-to-satellite photon losses and processing limitations
量子密钥分发（QKD）通过提供密钥来提高通信安全性，该密钥的安全性依赖于量子物理的基本性质。在轨道卫星上使用可信的量子接收器是实现长距离（全球规模）QKD挑战的最实用的近期解决方案，目前仅限于地面上的几百公里。这种情况提出了独特的挑战，例如由于典型卫星平台的限制，高光子损失和受限的经典数据传输和处理能力。在这里，我们证明了这样一个系统的可行性，通过实现QKD协议，光传输和完整的后处理，在高损耗制度，使用最小化的计算硬件在接收器。采用弱相干脉冲与诱饵状态，我们证明了生产的安全密钥位在高达56.5分贝的光子损失。我们进一步说明了卫星上行链路的可行性，通过生成安全的密钥，同时实验模拟不同的信道损耗预测为现实的低地球轨道卫星通过在600公里的高度。使用76 MHz的源，包括有限大小的分析，我们从最佳通行证中提取3374位的安全密钥。我们还说明了将多个通道组合在一起的潜在好处：虽然一个次优的“上四分位数”通道不会产生有限大小的密钥，但三个这样的通道的组合允许我们提取165位的安全密钥。或者，我们发现，通过增加信号速率到300 MHz，它将有可能提取21570位的安全有限大小的密钥，在一个单一的上四分位数通过。
2015-12-17 quant-ph
Relativistic zero-knowledge protocol for NP over the internet unconditionally secure against quantum adversaries
相对论密码学是一种实现无条件安全性的建议，它利用了没有信息载体可以比光速更快的事实。它基于时空约束，但不需要量子硬件。然而，尚不清楚这一提议是否现实。最近，Alikhani等人[ABC+21]实现了NP的相对论零知识。他们实现的方案显示了相对论密码学的可行性，但它只对经典对手是安全的。在这项工作中，我们提出了一种新的相对论性NP协议，该协议对量子对手是安全的，并且足够有效，可以在日常笔记本电脑和互联网连接上实现。我们使用斯特恩的零知识方案的综合症解码问题，这是以前在后量子密码学中使用。主要的技术贡献是[CL17]的连续测量框架的推广，以证明我们的方案对量子对手的安全性，我们执行了一个实现，证明了我们提出的方案的可行性和效率。
2021-12-02 cs.CR quant-ph
Quantum hashing is maximally secure against classical leakage
加密哈希函数是实践中广泛使用的基本基元。对于这样的函数$f:\{0, 1\}^n\to\{0, 1\}^m$，对手几乎不可能在不知道秘密消息$x\in\{0, 1\}^n$的情况下产生散列$f(x)$。不幸的是，所有的散列函数都容易受到侧信道攻击，这是一个严重的问题，在实践中的信息安全。这是因为通常$m\ll n$和对手只需要$m$位信息就可以通过验证测试。与此形成鲜明对比的是，我们表明，当使用量子态时，允许的泄漏几乎可以是整个秘密。更确切地说，如果两个不同散列之间的最大保真度在$n$中可以忽略不计，则我们将将$n$位映射到$m$量子位的函数称为量子密码函数。我们表明，对于任何$k=n-ω(\log n)$，所有的量子密码哈希函数保持密码安全时，泄漏$k$位的信息。通过Buhrman等人的量子指纹构造，（{ \em Phys. Rev. Lett.} 87，167902），对于所有$m=ω(\log n)$，存在这样的量子密码散列函数。我们还表明，只需要$ω(\log^2 n)$量子比特来验证量子密码哈希，而不是生成一个所需的整个经典信息。我们的结果还表明，要近似产生少量的量子边信息的经典秘密，它可能需要几乎全部的秘密信息。这个巨大的差距是证明经典证明提取器的量子安全性的一个重要障碍。
2017-02-06 quant-ph
Provably-secure randomness generation from switching probability of magnetic tunnel junctions
近年来，基于磁隧道结（MTJ）的真随机数发生器（TRNG）越来越受到人们的关注。这是因为基于MTJ的TRNG提供了一些优于传统的基于CMOS的TRNG的优点，例如更小的面积和更简单的结构。然而，迄今为止还没有量化基于MTJ的TRNG的原始输出的质量并执行适当的随机性提取以产生可证明安全的随机比特的工作，这与基于CMOS的对应物不同。在这项工作中，我们实现了一个基于MTJ的TRNG和熵的原始输出。使用这些信息，我们执行后处理，以提取一组可证明安全的随机比特。
2022-06-14 cs.ET quant-ph
System design and realisation towards optimising secure key bits in free space QKD
本文提出了一个实用且系统的 QKD 实现框架，涵盖设备校准、同步、光学对准和密钥后处理，并集成 EPCD 协议以提升密钥生成率，为安全量子通信系统的研究与部署提供了通用工具。
2025-08-14 physics.optics quant-ph
Asymptotic security analysis of teleportation based quantum cryptography
我们证明了[Opt.Commun. 283，184（2010）]，其仅使用对从Alice传送到Bob的经典比特进行编码的正交状态来构建，对于所有类型的个体和集体攻击是渐进安全的。然后，我们调查修改该协议，导致更大的秘密密钥速率和安全性对连贯的攻击。换句话说，我们展示了一个无条件安全的量子密钥分发协议，该协议不需要非正交的量子态来编码从Alice发送到Bob的密钥的比特。我们还重新审视BB84协议的安全性证明，通过探索其基于纠缠的表示的施密特分解的非唯一性。这使我们能够在与标准安全分析相比稍大的量子比特错误率（量子通信信道的噪声）的情况下实现密钥的安全传输。
2020-06-08 quant-ph
Megabits secure key rate quantum key distribution
量子密码学（quantum cryptography，QC）基于量子力学的基本原理，可以在被授权的两方之间提供无条件的安全通信。然而，不完善的实际条件限制了它的传输距离和通信速度。本文采用上转换辅助的混合光子探测器（HPD）实现了差分相移（DPS）量子密钥分发（QKD），在10 km的光纤上实现了1.3 M比特/秒的安全密钥速率，能够抵抗光子数分裂（PNS）攻击、对单个光子的一般集体攻击以及任何其他已知的顺序无二义性状态鉴别（USD）攻击。
2008-09-23 quant-ph
Secure Quantum Key Distribution
安全通信在互联网时代起着至关重要的作用。量子力学可能会彻底改变我们今天所知道的密码学。在这篇评论文章中，我们介绍了量子密码学研究的动机和当前的研究现状。特别是，我们讨论了目前的安全模型连同其假设，优点和缺点。在简要介绍了最近的实验进展和挑战之后，我们综述了量子黑客的最新发展和应对措施。
2015-05-20 quant-ph
Entanglement Split:Comment on ``Quantum secret sharing based on reusable Greenberger-Horne-Zeilinger states as secure carriers'' [Phys. Rev. A 67, 044302 (2003)]
在最近的一篇论文[S。Bagherinezhad和V. Karimipour，Phys.Rev.A67，044302（2003）]，提出了一种基于可重用GHZ态的量子秘密共享协议。然而，在本文中，它表明，该协议是不安全的，因为一个骗子可以在共享之前获得所有的秘密比特，而在整个通信中最多引入一个数据比特错误，这使得骗子避免了通信奇偶校验的检测。
2006-06-16 quant-ph
A Quantum Enigma Machine: Experimentally Demonstrating Quantum Data Locking
克劳德·香农在1949年证明，如果加密密钥只使用一次，是随机的，并且至少与消息本身一样长，那么信息理论安全加密是可能的。尽管如此，当信息在量子系统中编码时，量子数据锁定现象允许人们用更短的密钥加密消息，并且仍然提供信息理论安全性。我们提出了一个第一个可行的实验演示量子数据锁定直接通信，并提出了一个方案的量子谜机，加密6位每光子（包含消息，新的加密密钥和前向纠错位）与不到6位每光子的加密密钥，同时保持信息理论上的安全。
2016-07-21 physics.optics quant-ph
Secure and Efficient Entanglement Distribution Protocol for Near-Term Quantum Internet
针对近期量子互联网链路与节点资源受限问题，提出基于纠缠交换和经典网络编码的蝶形网络纠缠分发协议，并以旋转编码防御恶意纠缠，实现线性扩展、低资源开销与高安全性。
2023-12-10 cs.NI quant-ph
Overview of Quantum Key Distribution Technique within IPsec Architecture
量子密钥分发（QKD）是一种以信息理论安全的方式在远程用户之间建立对称二进制密钥的方法。在本文中，我们提供了一个概述现有的解决方案，集成QKD在最流行的架构，建立安全的通信在现代IP（互联网协议）网络-安全（互联网协议安全）。所提供的概述可用于进一步设计QKD在致力于标准化解决方案的QKD架构内的集成。
2021-12-24 cs.CR quant-ph
Quasi-deterministic secure quantum communication using non-maximally entangled states
一般来说，量子通信有助于阻止比特传输过程中潜在的窃听，以实现两方或多方之间的安全通信。本文提出了一种新的利用非最大纠缠态的准确定性安全量子通信方案。该方案遵循一个简单的程序，并讨论了所需的纠缠可以显着减少，成功地执行协议的情况下。长序列或整个数据序列可以在针对潜在窃听者的错误检查之后发送。该协议的最大量子比特效率为33.333%。
2021-03-05 cs.CR quant-ph
Quantum Internet- Applications, Functionalities, Enabling Technologies, Challenges, and Research Directions
我们使用的先进的笔记本电脑、手机和互联网应用程序都植根于0和1的经典通信比特。经典的互联网是在数学和香农的信息论的融合中建立起来的。但今天的互联网技术是窃听者的游乐场。这对依赖于经典互联网技术的各种应用提出了严峻的挑战。这促使研究人员转向更安全的新技术。通过探索量子效应，研究人员为量子网络铺平了道路，量子网络提供了安全性、隐私性和一系列功能，如量子计算、通信和计量学。量子互联网的实现需要各个远程节点之间通过由量子密码协议保护的量子信道进行量子通信。这种网络依赖于量子比特（qubit），它可以同时取0和1的值。由于量子比特的纠缠、隐形传态和叠加等特殊性质，量子网络在许多方面比传统网络更具优势。但与此同时，量子比特的远距离传输是一项艰巨的任务，人们正在对这种距离上的量子隐形传态进行广泛的研究，这将在不久的将来成为物理实现量子互联网的突破口。本文对量子互联网的功能、技术、应用和开放挑战进行了广泛的调查，以帮助读者对全球量子互联网发展所需的基础设施有一个基本的了解。
2021-06-01 cs.CR cs.NI quant-ph
Secure Massive IoT Using Hierarchical Fast Blind Deconvolution
物联网，特别是触觉互联网，对安全概念提出了重大挑战。在这项工作中，我们引入了一个新的概念，安全的大规模访问。我们的方法的核心是一个快速和低复杂度的盲解卷积算法，探索一个双线性和分层压缩感知框架。我们表明，盲解卷积有两个吸引人的特点：1）没有必要协调的导频信号，所以即使在用户活动的冲突的情况下，信息消息可以解决。2)由于所有单独的信道是并行恢复的，并且通过假设的信道互易性，所测量的信道熵用作公共秘密，并且用作每个用户的加密密钥。我们将概述该方法的基本概念，并详细描述盲解卷积算法。仿真结果表明，该算法能够同时恢复信道和消息。它们还表现出该方案在经济恢复和秘密容量之间的内在权衡。
2018-01-31 cs.IT math.IT quant-ph
40Gbps Tri-type Quantum Random Number Generator
本文提出一种基于量子真空噪声的三类型量子随机数发生器，以超60 Gbps原始比特率按需输出均匀、高斯和瑞利分布随机数，并通过电子学切换实现高安全比特率输出。
2025-06-05 physics.app-ph physics.optics quant-ph
