On the security of arbitrated quantum signature schemes
仲裁量子签名（Arbitrated Quantum Signature，AQS）方案的实现依赖于可信第三方的参与，由于其潜在的无条件安全性，在过去十年中受到了广泛的关注。近年来，一些典型的AQS方案被密码分析和改进。本文分析了一些AQS方案的安全性，指出无论是原有的还是改进的AQS方案都是不安全的，因为消息和相应的签名可以在不同的接收者之间交换，允许接收者拒绝接受指定消息的签名。文中还讨论了AQS格式的进一步改进方法。
2012-05-15 quant-ph
On the "Security analysis and improvements of arbitrated quantum signature schemes"
最近，Zou等人[Phys.Rev.A82，042325（2010）]指出，两个仲裁量子签名（AQS）方案是不安全的，因为当接收者否认签名的完整性时，仲裁者不能仲裁两个用户之间的争议。通过使用公共董事会，他们试图提出两个AQS方案来解决这个问题。这一工作表明，同样的安全问题可能存在于他们的计划，也可以透露一个恶意的一方的秘密密钥，而不被发现使用木马攻击。因此，量子签名的两个基本性质，即不可伪造性和可验证性，在他们的方案中可能不满足。
2011-05-06 quant-ph
Efficient NIZKs and Signatures from Commit-and-Open Protocols in the QROM
提交-开放西格玛协议是一类通过Fiat-Shamir变换构造非交互式零知识参数和数字签名方案的协议。实例与基于哈希的承诺，由此产生的非交互式计划享有严格的在线提取的随机预言机模型。在线可提取性通过避免有损的倒带或基于分叉引理的提取，提高了数字签名方案的安全性证明的严密性。在这项工作中，我们证明了量子随机预言机模型（QROM）中的紧在线可提取性，表明该结构支持后量子安全性。首先，我们考虑默认情况，其中提交是通过逐元素散列完成的。在第二部分中，我们将我们的结果扩展到基于Merkle树的承诺。我们的结果产生了显着的改进数字签名方案Picnic的可证明后量子安全性。我们的分析利用了Chung等人最近的一个框架。[arXiv：2010.11658]用于使用纯经典推理分析QROM中的量子算法。因此，我们的结果在很大程度上可以在没有量子信息科学先验知识的情况下被理解和验证。
2022-02-28 cs.CR quant-ph
Tight quantum security of the Fiat-Shamir transform for commit-and-open identification schemes with applications to post-quantum signature schemes
将Fiat-Shamir变换应用于身份认证方案是构造签名方案的主要方法之一。虽然这种变换的经典安全性已经很好地理解，但直到最近才提出了量子情况下的通用结果[DFMS 19，LZ 19]。这些结果是渐近的，因此不能用来推导这些签名方案的具体安全性，而没有一个显着的参数损失。在本文中，我们表明，如果我们开始从一个提交和开放的识别计划，其中证明者首先提交几个字符串，然后作为第二个消息打开一个子集，它们取决于验证者的消息，然后有一个紧密的量子减少的菲亚特-沙米尔变换到特殊的健全的概念。我们的工作适用于这种形式的大多数3轮方案，并可以立即用于导出签名方案的量子具体安全性。我们将我们的技术应用到几个识别方案，导致签名方案，如斯特恩的识别方案基于编码问题，[KTX 08]识别方案基于格问题，[SSH 11]识别方案基于多变量问题，密切相关的NIST候选MQDSS，和PICNIC计划基于多方计算问题，这也是一个NIST候选人。
2021-03-16 quant-ph
Twin-field quantum digital signatures
数字签名是信息安全中的一项关键技术，特别是在身份认证方面。与经典的通信相比，量子数字签名（QDS）提供了相当高的安全级别，即，信息安全理论目前，其性能受到密钥生成协议（例如，BB84或测量设备独立协议），其在信道容量方面基本上受到限制。幸运的是，最近提出的双场量子密钥分发可以克服这个限制。本文提出了一种双域QDS协议，并给出了相应的安全性分析。在密钥分发阶段，采用了一种特殊的密钥生成协议--发送或不发送双域协议，并实现了全参数优化方法。数值仿真结果表明，与现有的所有协议相比，新协议具有突出的安全性和实用性。因此，新协议为量子点系统的实际应用铺平了道路
2020-03-25 quant-ph
A Note on Quantum Security for Post-Quantum Cryptography
Shor的量子因子分解算法和其他一些有效的量子算法破解了许多经典密码体制。作为回应，人们提出了基于计算问题的后量子密码学，即使是量子计算机也很难相信。然而，这些方案对\emph{quantum}攻击的安全性是难以捉摸的。这是因为现有的安全分析（几乎）只涉及经典攻击者，并且由于独特的量子特性（如不可克隆），在量子对手存在的情况下论证安全性具有挑战性。这项工作提出了一个通用的框架，研究经典的安全证明可以恢复在量子设置。基本上，我们把一个安全证明分解成（一系列）经典的安全约简，并研究什么样的安全约简是“量子友好的”。我们刻画了充分条件，使经典的减少可以“解除”的量子设置。然后，我们将我们的提升定理后量子签名方案。我们能够表明，经典的通用构造的哈希树为基础的签名从单向函数和更有效的变种提出的~ \cite{BDH11}结转到量子设置。也就是说，假设存在的（经典）单向函数是有效的量子反演算法抵抗，存在一个量子安全的签名方案。我们注意到，该计划在~ \cite{BDH11}是一个很有前途的（后量子）候选人在实践中实现，我们的结果进一步证明了它。最后，我们证明了我们的框架的通用性，通过显示，一些现有的作品（全域散列在量子随机预言模型~ \cite{Zha12ibe}和简单的混合参数框架在~ \cite{HSS11}）可以在我们的统一框架下重新制定。
2014-09-08 cs.CR quant-ph
Quantum digital signatures with quantum key distribution components
数字签名保证了信息的真实性和可传递性，在现代通信中得到了广泛的应用。然而，目前使用的经典数字签名方案的安全性依赖于计算假设。相反，量子数字签名（QDS）方案提供了由量子力学定律保证的信息理论安全性。我们提出了两个QDS协议，具有相同的实验要求的量子密钥分发，这是已经商业化。我们还提出了第一个安全性证明的任何QDS计划一致伪造攻击。
2014-11-22 quant-ph
Comment on "Security analysis and improvements of arbitrated quantum signature schemes"
最近，Zou等人[Phys.Rev.A82，042325（2010）]证明了两个仲裁量子签名（AQS）方案是不安全的，因为当接收者否认签名的完整性时，仲裁者不能仲裁两个用户之间的争议。Zou等人利用公共董事会提出了两种AQS方案来解决该问题。这项工作表明，同样的安全问题可能存在于邹等。的阴谋。此外，恶意验证者Bob可以主动否定已签名的订单，如果他愿意的话。这种攻击是在[Phys. Rev. Lett. 91，109801（2003）]在量子密码学中是重要的。Bob可能会从这种DoS攻击中获得一些好处，因为他可以主动拒绝Alice的签名订单而不会被检测到。这项工作还表明，恶意签名者可以透露验证者的秘密密钥，而不会被发现使用木马攻击。
2012-02-10 quant-ph
Using Hash-Based Signatures to Bootstrap Quantum Key Distribution
量子密钥分发是一种需要认证信道的秘密分发技术。此通道通常使用无条件安全的消息认证码（MAC）和初始公共秘密在未经认证的通信介质上创建。我们研究的后果，取代这种MAC算法的加密哈希为基础的签名算法，如Lamport算法。我们表明，提供单向功能存在，Lamport算法或其变体可以在一个安全的方式在通用可组合的意义上，并因此可以插入到任何QKD协议与可组合的安全证明在一个安全的方式。这种关联，虽然依赖于短期的计算硬度假设，结果增加了QKD的实际安全性，并简化了其部署。
2013-07-25 cs.CR quant-ph
Efficient Arbitrated Quantum Digital Signature with Multi-Receiver Verification
针对多接收者量子签名密钥消耗高、实现复杂的问题，提出保留可转移性的仲裁量子数字签名方案，利用一次通用哈希和一次一密降低密钥与计算开销，密钥用量比现有可转移方案至少少两个数量级。
2024-06-12 cs.CR quant-ph
Experimental quantum secure network with digital signatures and encryption
提出高效量子数字签名协议，利用秘密共享、通用哈希和一次性密码本，仅需384位密钥即可实现高安全签名，效率提升超1亿倍，并构建了首个集成多种安全功能的量子安全网络。
2022-06-09 quant-ph
Experimental demonstration of quantum digital signatures using phase-encoded coherent states of light
数字签名经常用于数据传输中，以防止假冒、否认和消息篡改。目前使用的经典数字签名方案依赖于公钥加密技术，其中所谓的“单向”数学函数的复杂性用于在足够长的时间尺度上提供安全性。目前还没有数学证据证明这种技术的长期安全性。量子数字签名提供了一种发送消息的方法，该消息不能被伪造或否认，其安全性由信息理论极限和量子力学验证。在这里，我们展示了一个实验系统，它将量子签名从一个发送者分发给两个接收者，并使消息发送确保防止伪造和否认。此外，我们还分析了系统在一些典型场景下的安全性。该系统是基于光的相位编码相干态的干涉，我们的实现利用保偏光纤和波长为850 nm的光子。
2013-06-04 physics.optics quant-ph
Quantum Digital Signatures without quantum memory
量子数字签名（QDS）允许从一个发送者到多个接收者的消息交换，并保证消息不能被伪造或篡改。此外，消息不能被拒绝--如果一个接收者接受了一条消息，那么她保证其他人也会接受相同的消息。虽然具有这些类型的安全保证的消息传递在现代数字世界中是常规执行的，但当前技术仅在计算假设下提供安全性。另一方面，QDS提供了由量子力学保证的安全性。迄今为止提出的所有QDS变体都需要长期、高质量的量子信息存储，这使得它们在可预见的未来不可行。在这里，我们提出了第一个QDS方案，其中不需要量子存储器，并且所有的量子信息处理可以仅使用线性光学来执行。这使得QDS在当前技术下是可行的。
2013-09-05 quant-ph
Realization of Quantum Digital Signatures without the requirement of quantum memory
数字签名被广泛用于为电子通信提供安全性，例如在金融交易和电子邮件中。然而，目前使用的经典数字签名方案仅提供依赖于未经证明的计算假设的安全性。相比之下，量子数字签名（QDS）提供基于量子力学定律的信息理论安全性（例如Gottesman和Chuang 2001）。在这里，防止伪造的安全性依赖于不可能完全区分非正交的量子态。然而，以前的QDS方案的一个严重缺点是它们需要长期的量子存储器，这使得它们在实践中不可行。我们提出了一个方案的第一个实现（Dunjko et al 2013），它不需要量子存储器，并且只使用标准的线性光学元件和光电探测器。为了实现这一点，接收者使用新型的量子测量、量子态消除来测量分布式量子签名状态（例如，Barnett 2009，Bandyopadhyay等人2013）。这大大推进了QDS作为一种具有实际应用潜力的量子技术。
2014-05-14 quant-ph
Multi-bit quantum digital signature based on quantum temporal ghost imaging
数字签名是现代电子商务中常用的一种签名方案，量子数字签名（QDS）利用量子力学原理提供信息理论上的安全性，可以抵抗计算资源不合理的攻击者。以前的QDS的重点是1位消息的签名。与此相反，基于量子鬼成像的安全性测试，我们提出了一个方案的量子DS中，一次可以签署一个多比特的消息。我们的协议是没有更多的要求比传统的情况下，量子资源和经典通信的要求。多比特协议在实际应用中可以简化长消息的QDS过程。
2019-04-29 quant-ph
Quantum Digital Signatures with Random Pairing
数字签名可以保证消息的不可伪造性和可传递性。与经典数字签名的安全性依赖于计算复杂度不同，量子数字签名具有信息论安全性。我们提出了一种通用的随机配对QDS方法（RP-QDS），它可以大大提高QDS的效率。在某种程度上，我们的随机配对方法提供了一个收紧的结果的安全级别的量子点。在该方法中，每对的奇偶校验值被用于结果比特值。我们提出了一般公式的分数未标记的位和错误率的结果位。随机配对可以作为提高现有量子密钥分发（QKD）协议QDS效率的基本方法。我们以发送或不发送（SNS）量子点和无侧信道（SCF）量子点为例，通过数值模拟来证明随机配对的优势。随机配对的类似优点也被发现与诱饵状态MDIQKD和诱饵状态BB84协议。我们通过新的优化研究了有限数据量的RP-SNS-QDS。数值仿真结果表明，在噪声信道下，使用随机配对方法可以使签名率提高100%以上。
2022-01-25 quant-ph
Quantum Digital Signature based on Quantum One-way Functions
提出了一种基于量子力学的量子数字签名协议。利用量子信息定理证明了协议的安全性依赖于量子单向函数的存在性。该协议涉及一个所谓的仲裁者，该仲裁者验证和认证签名的消息。在该协议中，我们使用私钥算法来保证信道上量子信息的安全性，并使用量子公钥对消息进行签名。为了保证消息的真实性，采用了一族量子稳定子码。该协议为将来的保密通信中构造最终安全的数字系统提供了一种新的方法。
2004-06-24 quant-ph
Quantum digital signature scheme
数字签名是现代通信的基石，用于防止收件人以外的任何一方的伪装，签名人的否认和任何个人收件人的伪造。如果签字（a）是取决于所要签字的电文的一种模式，（b）是建立在签字人所熟知和独有的某些信息之上，（c）可由所有接收人储存，则数字签字办法被认为是标准的。虽然经典方法只提供计算安全性，但量子力学保证了信息理论安全和标准数字签名方案。然而，标准的量子数字签名方案是基于量子单向函数的，因此需要长时间的量子存储器来存储量子签名，这在实际上还不可行。我们在这里演示了一个标准的量子数字签名方案，通过用多方控制的EPR信道代替量子单向函数。它允许签名者生成非局部相关的量子签名，而不是一个唯一的量子态的多个副本，并确保对任何个人的安全，因为其他人有非局部相关的信息。
2015-12-30 quant-ph
Improvement of a quantum broadcasting multiple blind signature scheme based on quantum teleportation
近年来，基于量子隐形传态的广播多重盲签名方案被首次提出。它具有量子多重签名和量子盲签名的性质，并且具有无条件安全性。本文分析了该协议的安全性，证明了签名者Ui可以通过单粒子测量获知签名消息m，并且签名消息m可以被任意人根据该方案任意修改。此外，该方案还存在参与者攻击和外部攻击。最后，我们提出了一个改进的协议，并证明了改进的方案可以抵抗所有的上述攻击。同时，密钥可以反复使用，这将使它更有效和实用。
2015-12-28 quant-ph
A Practical Semi-Quantum Signature Protocol with Improved Eavesdropping Detection
School of Mathematics and Statistics, Wuhan University（武汉大学数学与统计学院）
本文提出一种基于贝尔态的实用半量子签名协议，仅需签名者具备全量子能力，改进窃听检测机制以增强安全性，确保在已生成签名被篡改时仍保持安全。
2026-04-17 quant-ph
Security of NEQR Quantum Image by Using Quantum Fourier Transform with Blind Trent
本文利用量子傅里叶变换（QFT）和盲流，提出了量子图像的新增强量子表示（NEQR）的安全性。在协议中，QFT和密钥用于与接收者共享签名。因此，所有成员只知道他们的签名信息，这是加密输出的QFT。这提高了协议的安全性。此外，通过对QFT输出量子比特进行重排序和盲潮流的置换，保证了协议的安全性。安全性分析表明，图像传输的安全性与有效的密钥使用。
2018-01-31 cs.IT math.IT quant-ph
Efficient Quantum Digital Signatures without Symmetrization Step
量子数字签名（QDS）利用量子力学原理，保证了信息的不可否认性、不可伪造性和可传递性，具有信息论的安全性。目前的QDS协议面临两个主要的限制，包括对称化步骤的要求与额外的安全经典信道和二次缩放的签名率与检测事件的概率。在这里，我们提出了一个有效的QDS协议，以克服这些问题，利用经典的后处理操作称为后匹配方法。我们的协议不需要对称化步骤，签名率与检测事件的概率呈线性关系。仿真结果表明，在100公里长的光纤中，签名率比原协议提高了三个数量级。该协议与现有的量子通信基础设施兼容，因此我们预计它将在提供无条件安全的数字签名方面发挥重要作用。
2021-04-08 quant-ph
Hybrid Schemes of NIST Post-Quantum Cryptography Standard Algorithms and Quantum Key Distribution for Key Exchange and Digital Signature
本研究结合NIST标准化后量子密码算法与量子密钥分发，提出包含密钥交换和数字签名的混合安全方案，通过熵值、分布特性、计算耗时等指标验证了方案的可行性，构建了双层安全模型。
2025-09-30 cs.CR cs.PF quant-ph
Contract Signature Using Quantum Information
本文描述了如何利用量子信息实现公平的合同签名。该协议允许通信网络的两个用户进行基于RSA安全的合同签名。签名者的认证是基于使用两个经典位的非局部XOR函数。
2007-11-08 quant-ph
Quantum digital signature based on single-qubit without a trusted third-party
本文提出一种无需可信第三方的量子数字签名协议，利用量子态不可克隆性构造量子单向函数，以经典私钥与量子公钥组成密钥，并证明其具备信息论不可伪造性、非对称性、不可否认性和可扩展性。
2025-03-09 quant-ph
Continuous-variable quantum digital signatures that can withstand coherent attacks
本文提出一种连续变量量子数字签名协议，利用保真度测试函数抵御一般相干攻击，并通过精炼的一次性通用哈希签名技术提升效率，在兆比特消息签名中签名长度较现有方案减少八个数量级。
2024-11-22 quant-ph
Experimental measurement-device-independent quantum digital signatures over a metropolitan network
量子数字签名（QDS）提供了一种具有信息论安全性的电子通信签名方法。然而，之前所有的量子数字签名演示都假设了可信的测量设备。这使得它们容易受到检测器侧信道攻击，就像量子密钥分发一样。在这里，我们利用一个测量设备无关（MDI）量子网络，在200平方公里的大都市区域，进行现场测试的三方测量设备无关的量子数字签名（MDI-QDS）方案，是安全的，对任何检测器侧信道攻击。通过这样做，我们能够成功地签署一个安全级别约为1 E-7的二进制消息。值得注意的是，我们的工作证明了MDI-QDS的实际应用的可行性。
2017-03-07 quant-ph
Comment on "Arbitrated quantum-signature scheme"
本文研究了Zeng和Keitel提出的量子签名方案[Phys.Rev.A65，042312（2002）]。它使用Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）状态和可信仲裁器的可用性。然而，我们认为，该议定书在操作上没有明确规定，有几个步骤含糊不清。此外，我们认为，作者声称的安全声明是不正确的。
2008-06-05 quant-ph
Measurement-Device-Independent Quantum Digital Signatures
数字签名在软件分发、现代通信和金融交易中发挥着重要作用，在这些领域中，检测伪造和篡改非常重要。签名是一种加密技术，用于验证消息、软件或数字文档的真实性和完整性。目前使用的经典方案的安全性依赖于计算假设。另一方面，量子数字签名（QDS）提供了基于量子物理定律的信息理论安全性。最近的工作表明，这种方案不需要可信的量子信道，并且对一般的相干攻击是无条件安全的。然而，在实际的量子分布式系统中，正如在量子密钥分发（QKD）中一样，检测器可能会受到侧信道攻击，这可能使实际实现不安全。受与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）思想的启发，提出了一种可抵抗所有检测器侧信道攻击的与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QDS）方案.基于实际MDI-QKD的快速发展，我们的MDI-QDS协议也可以实验实现，因为它需要类似的实验装置。
2017-04-24 quant-ph
Cryptanalysis of four arbitrated quantum signature schemes
Department of Mathematics, Royal Military Academy（皇家军事学院数学系）
本文分析四种仲裁量子签名方案，揭示其安全漏洞，指出发送方和接收方均可实施抵赖策略，且信息论安全未达成。
2026-03-20 quant-ph
An arbitrated quantum signature scheme
基于经典签名方案和量子密码学的思想，提出并研究了量子签名方案的一般原理。该算法由一个对称的量子密钥密码系统和Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）三重态实现，并依赖于仲裁器的可用性。我们可以保证算法的无条件安全性，主要是由于GHZ三重态的相关性和量子一次一密的使用。
2002-02-04 quant-ph
From Portfolio Optimization to Quantum Blockchain and Security: A Systematic Review of Quantum Computing in Finance
本文系统综述了量子计算在金融领域的应用，涵盖投资组合优化、欺诈检测、蒙特卡洛方法及区块链安全，并探讨了抗量子区块链、量子挖矿及基础设施，旨在填补量子计算与金融之间的鸿沟。
2023-06-12 cs.CR q-fin.CP quant-ph
Quantum Signature Protocol without the Trusted Third Party
提出了一种基于Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态相关性的可信数字签名方案。在该方案中，通过对每个GHZ三元组的第三个粒子进行局部酉运算，Alice可以对消息M进行编码并获得其签名S。Bob对合并后的GHZ三元组进行CNOT操作，可以恢复消息M，并直接认证Alice的签名S。我们的方案设计使用量子密钥来保证无条件的安全性，以及使用量子指纹来避免欺骗攻击和降低通信复杂度。
2006-12-11 quant-ph
Secure and practical multiparty quantum digital signatures
量子数字签名（QDS）保证了信息理论上的安全性，防止了消息的否认和伪造。与现有的三方QDS协议相比，多方QDS协议在发送海量消息时，在两个以上接收者的实际情况下具有独特的优势。然而，复杂的安全分析、众多的量子信道和较低的数据利用效率使得三方扩展到多方的场景非常困难。在这里，基于六态非正交编码协议，我们提出了一个有效的多方QDS框架，以克服这些困难。在我们的协议中，量子信道的数量仅线性地依赖于用户的数量。引入后匹配方法，提高数据利用效率，使其与检测事件的概率线性缩放，即使在五方场景。我们的工作弥补了缺乏实用的多方协议，这为未来的QDS网络铺平了道路。
2021-08-13 quant-ph
Quantum signature scheme with single photons
量子数字签名是量子理论与经典数字签名的结合。该领域的主要目标是利用量子效应提供无条件安全的签名。提出了一个不利用纠缠效应而具有消息恢复的量子签名方案。该方案最重要的性质是不需要使用Greenberger-Horne-Zeilinger态。该方案利用单光子来实现签名和验证的目的。该方案的安全性依赖于量子一次一密和量子密钥分发。效率分析表明，该方案是一个有效的方案。
2005-11-23 quant-ph
Quantum digital signatures with smaller public keys
我们介绍了量子签名的一种变体，其中非二进制符号被签名而不是比特。公钥是指纹状态，就像在Gottesman和Chuang的方案中一样，但我们允许多种方式部分地揭示私钥。这种修改的效果是减少了每个消息比特所消耗的量子比特的数量。我们给出了一个安全性证明，我们提出的数值结果表明，如何提高公钥大小取决于消息长度。
2021-05-23 quant-ph
Enhancing Quantum Security over Federated Learning via Post-Quantum Cryptography
The University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；The University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本研究针对联邦学习在大规模量子计算时代的量子安全性问题，实证评估了三种NIST标准化后量子密码学算法在FL数字签名中的影响，发现Dilithium是最为高效的PQC数字签名算法。
2024-09-06 cs.AI cs.CR cs.LG
Free-space quantum signatures using heterodyne detection
数字签名保证电子通信的作者身份。目前使用的“经典”签名方案依赖于未经证明的计算假设的安全性，而量子签名只依赖于量子力学的法律。先前的量子签名方案使用了明确的量子测量。然而，这样的测量有时没有结果，降低了协议的效率。在这里，我们使用外差检测，它总是给出一个结果，尽管总是有一些不确定性。我们通过实验证明了在真实环境中通过嘈杂的1.6km自由空间信道分配签名状态的可行性。我们的研究结果表明，连续变量外差检测提高了这种类型的方案的签名率，因此代表了一个有趣的方向，在寻找实用的量子签名方案。
2016-04-13 quant-ph
