Authentication of Smart Grid Communications using Quantum Key Distribution
智能电网解决方案使公用事业和客户能够通过信息和通信技术更好地监测和控制能源使用。信息技术旨在通过实施先进的监测和控制系统来提高未来电网的可靠性,效率和可持续性。然而,利用现代通信系统也使电网容易受到网络攻击。在这里,我们报告的第一次使用量子密钥分发(QKD)的智能电网通信的认证密钥。特别是,我们这样的演示上部署的电力公司的光纤网络。所开发的方法在一个软件包中进行原型化,以管理和利用加密密钥来验证用于监控和数据采集(SCADA)的机器对机器通信。该演示展示了使用QKD提高关键基础设施安全性的可行性,包括未来的分布式能源(DER),例如能源存储。
2022-07-28 quant-ph
Quantum Secure Direct Communication with Mutual Authentication using a Single Basis
本文提出了一种新的带用户认证的量子安全直接通信(QSDC)理论方案。与以往的QSDC协议不同,本协议仅使用一个单比特态的正交基来编码秘密消息。此外,这是一个一次性和单向的通信协议,它使用在随机选择的任意基础上准备的量子比特来传输秘密消息。我们讨论了该协议对一些常见攻击的安全性,并表明没有窃听者可以从量子和经典信道中获得任何信息。我们还研究了该协议下的实际设备噪声的性能。我们已经在IBMQ Armonk设备上执行了该协议,并提出了一种基于重复码的保护方案,该方案需要最小的开销。
2021-01-14 cs.CR quant-ph
Mutual authenticated quantum no-key encryption scheme over private quantum channel
通过布尔置换的量子计算和私有量子信道实现了Shamir的无密钥协议。本文提出的量子无密钥(QNK)协议是一个具有双向认证的协议,并证明了该协议是无条件安全的。该协议的一个重要特性是其认证密钥可以永久重用。
2015-02-07 cs.CR quant-ph
A Novel Protocol-Authentication Algorithm Ruling Out a Man-in-the-Middle Attack in Quantum Cryptography
在这项工作中,我们回顾了量子密码学的安全漏洞方面的“中间人攻击”和标准的认证方法,以抵消这些攻击。我们进一步提出了一种改进的认证算法,该算法具有更高的效率方面的相互秘密位的消耗。
2004-07-16 quant-ph
Measurement-Device-Independent Quantum Secure Direct Communication with User Authentication
量子安全直接通信(QSDC)和确定性安全量子通信(DSQC)是量子密码学的两个重要分支。在实际情况下,攻击者可以应用检测器侧信道攻击来获得关于秘密消息的一些不可忽略的信息量。测量设备无关(MDI)量子协议通过引入一个不可信第三方(UTP),利用不完全测量设备执行协议中的所有测量,可以消除这种检测器侧信道攻击。本文提出了第一个带有用户身份认证的MDI-QSDC协议,发送方和接收方都先验证对方的身份,然后交换秘密消息。然后,我们将其扩展到MDI量子对话(QD)协议,其中双方可以在验证另一方的身份后发送各自的秘密消息。与此同时,我们还报告了第一个MDI-DSQC协议与用户身份认证。理论分析证明了我们提出的协议对常见攻击的安全性。
2022-02-21 quant-ph
Quantum no-key protocol for secure communication of classical message
基于随机布尔置换的量子计算,提出了一类经典消息保密通信的量子无密钥协议,并证明了它们是信息论安全的.这些协议的目的是为了抵抗中间人对双方共享认证密钥的攻击,实现完美的双向数据源认证,保证认证密钥的永久重用。最后,我们将该协议简化为4轮协议,并证明了在不消耗预共享密钥的情况下,任何少于3轮的协议都不能达到完美的安全性。
2013-06-14 quant-ph
A generalized architecture of quantum secure direct communication for N disjointed users with authentication
本文推广了量子服务器部分合作和完全合作下N个用户之间的安全直接通信过程。针对多种类型的攻击对认证和通信过程进行了安全性分析,证明了攻击者在拦截认证或通信过程时无法获得任何信息。因此,由于攻击者引入了与测量顺序无关的错误概率,因此确保了N个用户之间传输消息的安全性。
2016-02-26 cs.CR quant-ph
Hybrid Authentication Protocols for Advanced Quantum Networks
University of Edinburgh(爱丁堡大学);Sorbonne Universite(索邦大学)
本文提出混合认证协议,结合PUFs和量子特性,实现基于纠缠的高安全认证方案,适用于多种量子网络平台。
2026-02-24 quant-ph
Qubit authentication
安全通信需要消息身份验证。在本文中,我们解决的问题,如何认证的量子信息发送通过量子信道之间的通信双方与最小量的资源。具体来说,我们的目标是确定一个基本的量子信息(量子比特)是否可以用最小长度的密钥进行认证。我们表明,与经典消息量子认证的情况不同,这是不可能的。
2002-05-21 quant-ph
Emergent Operational Entanglement Graphs and Sub-Quadratic Authentication Scaling in Realistic E91 Quantum Networks
Universidad Politécnica de Madrid (UPM)(马德里理工大学)
本文通过Pauli转移矩阵传输分析,发现真实量子通信网络在损耗、退相干和LOCC约束下,贝尔相关性沿纠缠交换路径指数衰减,产生有限操作相关长度和稀疏操作纠缠图,从而将认证复杂度降至Θ(N log N),并提出了辅助比特辅助的分布式贝尔态验证框架。
2026-05-22 quant-ph
Device-Independent Quantum Secure Direct Communication with User Authentication
针对传统量子安全直接通信依赖设备可信性的安全隐患,提出首个带用户身份认证的设备无关QSDC协议,并扩展为可双向传密的设备无关量子对话协议。
2024-08-14 cs.CR quant-ph
Quantum Communication Complexity of Quantum Authentication Protocols
为了执行量子密码程序,通常必须确保通信的各方是真实的。量子认证协议是一种基于量子力学内在特性的分布式算法。认证协议的选择必须考虑到量子态是非常脆弱的,并且信道容易被窃听。然而,即使面对文献中量子认证协议的各种现有定义,从这个角度对它们知之甚少,这种知识的缺乏可能不利于比较和明智的选择。在试图克服这一限制,在目前的工作中,我们的目标是显示一种方法来评估量子认证协议的基础上确定其量子通信复杂性。基于我们的调查,在文献中没有发现类似的方法来分析量子认证协议。进一步追求这一点,我们的方法具有需要强调的优点:它表征了评估量子认证协议的系统程序;它的评估是直观的,仅基于协议执行;所得到的度量是量子认证协议需要什么资源以及执行了多少次通信的简洁符号;它允许协议之间的比较;当发生窃听时,它使得分析通信努力成为可能;并且最后,它可能被应用于几乎任何量子认证协议。为了说明所提出的方法,我们还带来了它在十个现有的量子认证协议(数据源认证和身份认证)的应用结果。这种评价增加了对现有协议的了解,提出了其优点,局限性和对比。
2011-05-26 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum key distribution with authentication
以往的量子密钥分发(QKD)协议的安全性都是建立在合法用户的基础上的,其安全性是由物理定律的本质来保证的。然而,在实际中,窃听者冒充合法通信者将是不可避免的。事实上,在实际的通信中,以前的QKD协议都是不安全的。本文提出了一种改进的量子密钥分发协议,该协议可以同时分发量子密钥和验证通信者的身份。该认证方案是可证明安全的。
1999-10-28 quant-ph
Design and analysis of a set of discrete variable protocols for secure quantum communication
本博士论文设计并分析了一组基于离散变量的安全量子通信协议,包括利用贝尔态和受控安全直接通信的新型量子身份认证协议,以及无需纠缠或理想单光子源的两种QKD协议,并通过安全性分析证明其对抗多种攻击的稳健性。
2025-08-08 quant-ph
Using quantum routers to implement quantum message authentication and Bell-state manipulation
在本文中,我们研究的能力,量子路由(量子态融合)实现两个有用的量子通信协议。分析的协议包括量子信息的量子认证和非破坏性的线性光学贝尔态操纵。我们还提出了量子复用器的概念--一种实现量子路由逆操作的设备。我们证明了量子路由器和量子纠缠器都可以作为专门的解纠缠门工作。
2014-09-03 quant-ph
A short review on quantum identity authentication protocols: How would Bob know that he is talking with Alice?
量子密钥分发(QKD)方案的出现为保密通信提供了一个新的维度,与经典密码学相比,量子密码学可以提供无条件的安全性。然而,QKD方案的成功实现需要身份认证作为先决条件。身份认证方案中的安全漏洞可能导致整个安全通信方案的脆弱性。因此,身份认证是非常重要的,在过去的三十年中,已经提出了几种使用量子资源的身份认证方案。这些协议,现在被称为量子身份认证(QIA)协议的时间顺序的发展,在这里简要回顾,特别注意其发展中所涉及的因果关系。根据所需的量子资源对现有协议进行了分类,并分析了它们的优缺点。此外,在QIA协议的分类过程中,可以观察到,现有的协议也可以根据用于设计协议的固有计算任务分为几组。这些对称性的实现导致了设计一套新的量子身份认证协议的可能性,这些协议是基于现有的安全计算和通信任务的方案。对协议的安全性也进行了分析。
2021-12-08 cs.CR quant-ph
Quantum multi-factor authentication
基于隐匹配量子通信复杂性问题,提出了一种量子多因素认证机制。它通过量子令牌为用户提供逐步升级的身份验证。在本文中,我们概述了协议,证明它可以用于在很大程度上经典的设置,解释它如何可以实现在SASL,并讨论出现的安全功能。我们还提供了我们的机制和当前国家的最先进的多因素认证机制之间的比较。
2021-10-11 cs.CR quant-ph
Secured Quantum Identity Authentication Protocol for Quantum Networks
针对量子网络中恶意量子中继器通过恶意纠缠威胁通信保密的问题,提出一种无需周期性刷新共享密钥的量子身份认证协议,仿真显示其平均4轮后可100%检测恶意纠缠。
2023-12-10 cs.CR cs.NI quant-ph
Authentication in Quantum Networks
Quantum Software Lab, School of Informatics, University of Edinburgh(爱丁堡大学信息学院量子软件实验室);LIP6, CNRS, Sorbonne Université(索邦大学CNRS LIP6实验室)
综述量子通信中的认证任务,比较经典消息、量子消息和实体认证三种类型,分析安全假设、设置要求、可组合性和可扩展性,并讨论在QKD及其他协议中的应用。
2026-06-29 cs.CR quant-ph
Quantum Entanglement and Measurement Noise: A Novel Approach to Satellite Node Authentication
提出利用量子纠缠与卫星量子光通信系统的独特测量噪声构建“量子噪声指纹”,通过训练建档和在线实时认证实现星座节点身份验证,并在 IBM System One 上完成验证。
2025-01-10 cs.CR quant-ph
Secure Quantum Relay Networks Using Distributed Entanglement without Classical Authentication
针对当前量子通信协议依赖经典认证易受攻击的问题,本研究提出一种利用预分布纠缠图和非经典关联辅助解码的安全量子中继网络框架,无需经典认证即可实现消息独家检索,保证量子前向 secrecy 和端到端来源完整性。
2025-07-07 physics.optics quant-ph
Error correction, authentication, and false acceptance, probabilities for communication over noisy quantum channels: converse upper bounds on the bit transmission rate
本文针对噪声量子信道上的经典比特码字通信,推导出比特传输速率的严格上界,该上界依赖于字母表大小和剪枝过程,有助于分类协议悖论并构造抗噪纠错码,同时实现纠错最大化与误接受最小化。
2026-09-15 cs.IT math.IT math.PR