Practical Quantum Digital Signature
保证签名的不可否认性、不可伪造性和可转让性是当今电子商务时代最重要的保障之一。量子数字签名（QDS）基于量子物理的基本定律，旨在为这一密码任务提供信息论安全性。然而，到目前为止，以前提出的QDS协议是不切实际的，由于各种挑战性的问题，最重要的是，认证（安全）量子信道之间的参与者的要求。在这里，我们提出了第一个量子数字签名协议，消除了认证的量子信道的假设，同时保持对集体攻击的安全性。此外，我们的QDS协议可以实际实现超过100公里，在目前成熟的技术用于量子密钥分发。
2016-03-22 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
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
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
Continuous-variable quantum digital signatures over insecure channels
数字签名确保了传统消息的完整性及其发送者的真实性。尽管它们在现代通信中有着广泛的应用，但目前使用的签名方案依赖于计算假设，并且将被量子计算机变得不安全。我们提出了一个量子数字签名（QDS）方案，其安全性是基于不可能完全和确定性地区分量子态。我们的连续变量（CV）计划依赖于相位测量的分布式字母表的相干态，并允许对量子对手进行集体分束器和纠缠克隆攻击的安全消息认证。至关重要的是，在CV设置中，我们第一次允许量子信道上的窃听者，但保留比以前的协议更短的签名长度，没有窃听者。这开辟了以最小的修改实现CV QDS以及现有CV量子密钥分发（QKD）平台的可能性。
2019-07-09 quant-ph
Experimental transmission of quantum digital signatures over 90-km of installed optical fiber using a differential phase shift quantum key distribution system
量子数字签名将量子力学应用于保证信息完整性和不可否认性的信息理论安全问题，与量子密钥分发实现的保密性相辅相成。以前的实验演示仅限于实验室环境中小于5公里的光纤传输距离。在这里，我们报告了量子数字签名在安装光纤以及迄今为止报告的最长传输链路上的首次演示。该演示使用了90公里长的差分相移量子密钥分发系统，以实现大约每秒一个签名位-签名生成速率比以前的光纤演示增加了几个数量级。
2016-08-15 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
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
280-km experimental demonstration of quantum digital signature with one decoy state
量子数字签名（QDS）以其信息论安全性保证了签名消息的不可伪造性、不可否认性和可传递性，因而近年来受到广泛关注。然而，大多数以前的实现QDS显示出相对较低的签名率或/和短的传输距离。在本文中，我们报告了一个证明的原理相位编码量子点演示使用只有一个诱饵状态。首先，该方法避免了对真空态的调制，从而降低了实验复杂度和随机数消耗。此外，结合低损耗的非对称马赫-曾德尔干涉仪和实时偏振校准技术，我们成功地实现了更高的签名率，例如，0.98比特/秒，103公里，迄今为止，创纪录的传输距离超过280公里的安装光纤。我们的工作代表了QDS实际应用的重要一步。
2020-03-01 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
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
Protocols for counterfactual and twin-field quantum digital signature
本研究提出基于量子反事实性、利用无相互作用测量概念的量子数字签名方案，还借助双场密码学思路将其转化为更实用的等效非反事实单向协议，且该协议可通过现有量子技术实验实现。
2024-06-19 quant-ph
Quantum Digital Signatures
提出了一种基于量子物理基本原理的量子数字签名方案。它允许发送者（Alice）以这样一种方式签署消息，即签名可以由许多不同的人验证，并且所有人都同意消息来自Alice或它已被篡改。为了完成这个任务，消息的每个接收者都必须拥有爱丽丝的“公钥”的副本，这是一组量子态，其确切身份只有爱丽丝知道。量子公钥比经典公钥更难处理：例如，只有有限数量的副本可以流通，或者方案变得不安全。然而，作为这个代价的交换，我们实现了无条件安全的数字签名。发送一个m比特的消息对于公钥的每个接收者来说都要消耗O（m）个量子比特。我们简要讨论了如何安全地分发量子公钥，并证明了使用一种密钥分发方法的签名方案是绝对安全的。该协议为将经典公钥密码学的思想引入量子世界提供了一个模型。
2001-11-15 quant-ph
Experimental Demonstration of Twin-Field Quantum Digital Signatures over 504 km
Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学）
本研究首次实现504公里光纤传输的双场量子数字签名，显著提升了传输距离和签名速率，为量子数字签名的发展提供了新纪录。
2026-03-16 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
Experimental Quantum Digital Signature over 102 km
量子数字签名（QDS）是一种保证签名的不可否认性、不可伪造性和可传递性的信息论安全方法。以往的量子分布式系统的实验实现都依赖于不切实际的安全信道假设，最长距离只有几公里。在这里，我们已经实验证明了最近提出的QDS协议没有任何安全通道。利用诱饵状态调制，我们已经成功地签署了一个比特的消息，通过长达102公里的光纤。此外，我们连续运行该系统签署了较长的消息“USTC”与32位在51公里的距离。我们的研究结果铺平了道路的实际应用QDS。
2016-08-03 quant-ph
Experimental measurement-device-independent quantum digital signatures
提出并实验实现了一种新的可重构量子密钥分发（QKD）方案，用户可以在传统的QKD和最近引入的测量设备无关（MDI）QKD之间实时切换。通过这种设置，我们演示了量子密钥在三个远程方之间的分配，这三个远程方仅通过两个量子信道连接，这是以前从未尝试过的任务。此外，作为一个突出的应用，我们提取的第一个量子数字签名（QDS）率从网络中使用的测量设备无关的链接。在这样做时，我们引入了一个有效的协议，从同一块数据中提取多个签名，从而减少了样本中的统计波动，提高了最终的QDS率。
2017-03-01 quant-ph
Signatures of unconventional pairing in spin-imbalanced one-dimensional few-fermion systems
研究了一维简谐禁闭中费米子$^6$ Li原子相互吸引作用系统。在噪声关联的框架下，研究了粒子非平衡系统中由相互作用引起的非平凡粒子间关联。以这种方式，它表明，明显的签名强相关的费米子对在富尔德-费雷尔-拉金-Ovchinnikov状态存在于系统中，它们可以被检测到的测量直接访问内的国家的最先进的技术。结果令人信服地表明，奇异配对机制是一个非常普遍的现象，可以捕获系统本质上是非均匀的，远离多体极限。
2020-03-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con 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
Improved finite-size analysis for measurement-device-independent quantum digital signature
针对双诱骗态MDI-QDS的有限尺寸效应，提出两种新的参数估计模型并与既有模型比较，数值模拟表明新模型可降低有限尺寸影响并提升签名率。
2025-01-09 quant-ph
Spectral signature of high-order photon processes enhanced by Cooper-pair pairing
Google Quantum AI（谷歌量子人工智能）；Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure, ENS-PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité, Centre Automatique et Systèmes, Mines Paris, Université PSL, Inria, Paris, France（巴黎高等师范学院物理实验室，ENS-PSL，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学，自动与系统中心，巴黎矿业学院，PSL大学，法国国家信息与自动化研究所）
研究通过库珀对配对增强高阶光子相互作用，利用超导电路实现强相互作用与低损耗，发现非单调频率变化和高阶相互作用能量。
2025-07-22 quant-ph
Efficient Quantum Digital Signatures over Long Distances with Likely Bit Strings
提出利用可能比特串改进基于哈希函数的量子数字签名协议，显著提升签名速率（超100倍）并延长签名距离（约150公里），同时通过Alice参与验证降低计算复杂度。
2024-02-07 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
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
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
High-rate quantum digital signatures over 250 km of optical fiber
Guangxi University（广西大学）；The 34th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation（中国电子科技集团公司第三十四研究所）；Ji Hua Laboratory（季华实验室）；Renmin University of China（中国人民大学）
本文提出一种高速率、抗损耗的量子数字签名系统，通过相位稳定的偏振调制和低抖动单光子探测器，实现高重复频率下的稳健运行，显著提升了签名速率和抗损耗能力。
2026-03-18 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
A Feasible Hybrid Quantum-Assisted Digital Signature for Arbitrary Message Length
目前使用的基于非对称加密的数字签名将容易受到运行Shor算法的量子计算机的攻击。在这项工作中，我们提出了一个新的量子辅助数字签名协议的基础上产生的对称密钥的量子密钥分发，允许签名和验证消息以一种简单的方式实现了目前可用的经典和量子技术的集成。该协议描述了由一个发送方和两个接收方组成的三用户场景。与以前的方案相比，它与消息长度无关。分析了该协议的安全性、完整性、真实性和不可否认性。
2023-03-01 cs.CR quant-ph
Revocable Quantum Digital Signatures
本文研究可撤销数字签名，基于LWE和OWF构造两类原语，分别实现签名密钥和签名的量子撤销，并引入两层一次性签名等新概念。
2023-12-21 cs.CR quant-ph
High-rate quantum digital signatures network with integrated silicon photonics
针对传统量子数字签名系统设备昂贵笨重、难以大规模部署的问题，研究提出基于集成硅光子芯片的QDS网络架构，结合1-诱骗态一次性通用哈希协议，在200公里光纤下实现超越现有水平的签名速率，验证了芯片化QDS的实用可行性。
2024-07-10 quant-ph
Performance Analysis of Quantum-Secure Digital Signature Algorithms in Blockchain
University of Tartu（塔尔图大学）
本研究分析了量子安全数字签名算法在区块链中的性能，重点测试了CRYSTALS-Dilithium、Falcon和Hawk等算法，并探讨了其在区块链系统中的实现与性能指标。
2026-01-25 cs.CR 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
Unconditionally secure digital signatures implemented in an 8-user quantum network
了解和可验证地证明消息来源的能力通常与加密消息本身一样重要。在这里，我们提出了一个实验演示的无条件安全的数字签名（USS）协议的第一次实施，据我们所知，在一个完全连接的量子网络没有可信的节点。我们的USS协议是安全的，防止伪造，否认和消息是可转移的。我们展示了无条件安全签名的可行性，仅使用分布在整个网络中的二分纠缠态，并通过实验评估了该协议在现实世界中具有不同消息长度的情况下的性能。
2022-02-10 cs.CR quant-ph
On black-box separations of quantum digital signatures from pseudorandom states
本工作证明不存在从线性或更大输出长度的伪随机态以黑盒方式构造具有经典签名的量子数字签名方案，补充了此前仅实现一次性安全而未解决多次性安全的工作。
2024-02-13 cs.CR quant-ph
Digital signatures with Quantum Candies
量子糖果（Quantum candies，简称Qandies）是一种教学用的简单模型，它直观地描述了量子信息处理（quantum information processing，简称QIP）中的许多概念，不需要理解或利用叠加，也不需要使用复杂的代数。近年来，量子密码学的一个研究热点是量子数字签名（QDS），涉及使用量子方法安全地签署经典位的协议。在本文中，我们展示了如何“Qandy模型”可以用来描述三个QDS协议，以提供一个重要的和潜在的实际例子的权力“无叠加”的量子信息处理，个人没有背景知识的领域。
2021-12-17 cs.CR physics.ed-ph quant-ph
One-Time Universal Hashing Quantum Digital Signatures without Perfect Keys
该研究提出无需完美密钥的一次性通用哈希量子数字签名方案，用存在有限泄露的不完美量子密钥实现安全签名，大幅提升签名速率、降低后处理延迟，兼容各类量子密钥生成协议，为量子网络中数字签名的实用化铺路。
2023-10-05 cs.CR quant-ph
Equivocation-resistant multiparty digital signature for quantum networks
Leonardo S.p.A.（莱昂纳多股份公司）；Optronics, Laser & Quantum Technologies, Leonardo S.p.A. Electronics Division（莱昂纳多股份公司电子事业部光电、激光与量子技术部门）
该研究提出基于预共享密钥和通用哈希的抗歧义签名（ERS）协议，可扩展至任意接收方，经测试其密钥消耗、签名大小远优于现有量子数字签名方案，且在量子城域网现场测试中表现优异。
2026-08-21 cs.CR 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
Signing Information in the Quantum Era
签名主要用作真实性的标志，以证明消息的发送者是他们声称的人。在当前的数字时代，签名是我们交换的绝大多数信息的信任基础，特别是在互联网等公共网络上。然而，基于计算复杂性假设的数字信息签名方案正面临着来自数学进步、计算机能力和量子时代到来的挑战。在这里，我们提出了一个审查数字签名计划，看看他们的起源和他们受到威胁。接下来，我们将介绍后量子数字方案，这些方案正在开发中，其具体目的是减轻量子算法的威胁，同时仍然依赖于数字过程和基础设施。最后，我们回顾了量子信道上进行的签名信息的方案，这些方案承诺可证明的安全度量。签名是作为一种实用的通信认证手段而发明的，重要的是要认真考虑新签名方案的实用性，这是整个审查中的一个共同主题。
2020-09-25 cs.CR quant-ph
Digital signatures with classical shadows on near-term quantum computers
Quantinuum；Department of Computer Science, University of Chicago（芝加哥大学计算机科学系）
本研究提出一种基于经典影子的量子数字签名方案，利用随机电路生成的公钥实现仅需经典通信的签名，通过改进的状态认证方法和实验验证展示了其在近期量子计算机上的可行性。
2026-02-04 cs.CR quant-ph
Long-Range Pairing in the Kitaev Model: Krylov Subspace Signatures
Georg-August-Universität Göttingen（哥廷根大学）
研究Kitaev模型中长程配对的低能物理特性，通过Krylov子空间诊断方法区分边界局域模式与体扩展模式对最低激发间隙的控制。
2026-06-23 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
