Experimental Measurement-Device-Independent Quantum Cryptographic Conferencing
本工作实验实现了三用户测量设备无关量子密码会议协议,采用四强度诱骗态方法与偏振编码及GHZ态投影测量,消除了探测器侧信道,证明了其长距离多体通信的可行性,为量子网络奠定基础。
2025-02-03 physics.optics quant-ph
Unclonable Secret Sharing
本文提出不可克隆秘密共享(USS),研究其与不可克隆加密和位置验证的联系,并证明在有限纠缠下可实现、在无界纠缠下不可能,同时在量子随机预言机模型及 Clifford 加对数 T 门条件下给出可实现性与不可实现性结论。
2024-06-16 cs.CR quant-ph
A Hybrid Authentication Protocol Using Quantum Entanglement and Symmetric Cryptography
本文提出了一种混合密码协议,使用量子和经典的资源,在网络中的认证和授权。一个或多个可信服务器将纠缠光子流分发给寻求通信的各个资源。假设每个资源与可信服务器共享先前分发的密钥,并且资源可以使用经典信道和量子信道与服务器通信。资源之间不共享密钥,因此网络的密钥分配问题从O(n^2)减少到O(n)。该协议的优点是避免了经典协议中对时间戳的要求,保证了可信服务器不知道认证密钥,能够抵抗多光子分裂攻击,并且可以与BB84或其他量子密钥分发协议一起使用。
2003-01-27 quant-ph
Implementing Quantum Secret Sharing on Current Hardware
本研究在IBM 127-qubit系统上测试多种量子秘密共享码的性能,通过SWAP测试和纠缠保真度评估,发现Steane Code在纠缠保真度上表现最佳,而((2,3)) qutrit方案因多量子比特门操作较多表现最差。
2025-11-03 quant-ph
Matroids and Quantum Secret Sharing Schemes
秘密共享方案是在一组参与者之间以编码形式分发秘密状态的密码协议,使得只有授权的参与者子集可以重建秘密。经典的高效秘密共享方案已被证明是由拟阵诱导的。此外,这种方案的访问结构可以通过排除的次要关系来表征。量子秘密共享方案中没有这样的关系。在本文中,我们采取的第一步对拟阵的量子秘密共享方案的特征。除了提供一个新的角度来看量子秘密共享方案,这种特性有重要的好处。虽然以前的工作已经表明了如何构建量子秘密共享方案的一般访问结构,这些计划并不声称是有效的。在这种情况下,目前的结果被证明是有用的,他们使我们能够构建有效的量子秘密共享方案,许多一般的访问结构。更准确地说,我们证明了一个相同的自对偶拟阵,是在有限域上表示诱导一个纯态量子秘密共享方案的信息速率为1。
2009-10-23 cs.CR quant-ph
Implementation vulnerabilities in general quantum cryptography
量子密码学以量子力学为坚实的理论基础,具有理论上的安全性。然而,通常,具有实际缺陷的初始实现可能会打开漏洞,允许窃听者危及量子密码系统的安全性。这已经被证明发生在量子密钥分发(QKD)中。在这里,我们将QKD实现安全性的经验应用于其他几个量子密码原语。本文综述了量子数字签名、量子秘密共享、与源无关的量子随机数产生、量子安全直接通信和盲量子计算。我们提出了窃听者原则上如何利用这些漏洞来违反这些协议中的假设,破坏它们的安全属性。最后讨论了相应的对策。重要的是在协议设计的早期考虑潜在的实现安全问题,以缩短未来应用程序的路径。
2018-10-24 quant-ph
Secret Sharing with a Single d-level Quantum System
我们给出了一个例子的问题,其中量子信息协议的基础上多系统纠缠可以映射到更简单的涉及一个系统。秘密共享是一种密码学原语,在密码学中的各种安全多方计算任务和密钥管理中发挥着核心作用。在秘密共享协议中,一个经典的消息被分成几份,以这样一种方式提供给接收方,一些方需要合作,以重建消息。用于该任务的量子协议通常依赖于多体GHZ纠缠。我们提出了一个多方秘密共享协议,它只需要一个单量子d-能级系统的顺序通信(对于任何素数d)。它在可扩展性方面具有巨大的优势,并且可以通过最先进的技术来实现。n可以用最先进的技术实现。
2015-06-15 cs.CR quant-ph
Agile and versatile quantum communication: signatures and secrets
敏捷加密允许在底层经典加密算法的安全性受到损害的情况下对加密核心进行资源有效的交换。相反,通用密码学允许用户切换密码任务,而无需了解其内部工作原理。在本文中,我们建议如何将这些相关的原则可以应用到量子密码学领域,明确地证明了两个量子密码协议,量子数字签名(QDS)和量子秘密共享(QSS),在相同的硬件发送方和接收方平台。至关重要的是,协议的不同之处仅在于其经典的后处理。该系统还适用于量子密钥分发(QKD),并且与部署的电信基础设施高度兼容,因为它使用标准的正交相移键控(QPSK)编码和外差检测。第一次,QDS协议进行修改,以允许在接收端的后选择,提高协议的性能。密码原语QDS和QSS是固有的多部,我们证明了他们是安全的,不仅当一个球员内部的任务是不诚实的,而且当(外部)窃听的量子信道是允许的。在我们第一次对敏捷和多功能量子通信系统的原理验证演示中,量子态以GHz速率分布。这允许使用我们的QDS协议在2km光纤链路上不到0.05ms和在20km光纤链路上不到0.2s内安全地签名一位消息。据我们所知,这也标志着连续变量直接QSS协议的首次演示。
2020-12-19 quant-ph
Superposition Attacks on Cryptographic Protocols
对经典密码协议的攻击通常是通过允许对手向预言机询问来建模的。然后,安全性被定义为要求只要查询满足某些约束,就存在对手无法解决的某些问题,例如计算某条信息。在本文中,我们介绍了一个全新的模型,量子攻击经典的密码协议,其中对手被允许在量子叠加问几个经典的查询。这是一个严格的比标准的攻击,我们认为在这个模型中的几个原语的安全性。我们证明了一个秘密共享方案是安全的阈值$t$在标准模型是安全的叠加攻击,当且仅当阈值降低到$t/2$。我们使用这个结果给所有的NP在公共参考字符串模型的零知识证明。虽然我们的协议是经典的,它是健全的对作弊无界量子证明和计算零知识,即使验证者被允许叠加攻击。最后,我们考虑多方计算,并表明,对于最一般的攻击类型,基于模拟的安全是不可能的。然而,把对手的自然约束,我们展示了一个非平凡的例子,确实可以模拟的协议。
2011-08-31 cs.CR quant-ph
Universal Communication Efficient Quantum Threshold Secret Sharing Schemes
本文提出首类通用通信高效量子门限秘密共享方案,使组合器可联系k到n之间任意数量的参与方,在低通信复杂度下恢复量子秘密。
2023-05-30 quant-ph
Experimental Efficient Source-Independent Quantum Secret Sharing against Coherent Attacks
National Laboratory of Solid State Microstructures and School of Physics, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University(南京大学固体微结构物理国家重点实验室和物理学院,先进微结构协同创新中心);School of Physics and Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), Renmin University of China(中国人民大学物理学院,量子态构建与操控教育部重点实验室);Beijing Academy of Quantum Information Sciences(北京量子信息科学研究院)
本研究通过实验验证了一种高效源无关量子秘密分享协议,展示了其在不同用户数量和信道损耗条件下的安全密钥率优势。
2025-12-20 quant-ph
Quantum key distribution protocols using entangled state
提出了三种利用纠缠态的量子密钥分发协议。在前两个协议中,所有的Einstein-Podolsky-Rosen对被用来分配一个秘密密钥,除了那些被选择用于窃听检查,因为通信双方在一个不变的测量基础上测量他们的每个粒子。第一种协议是基于量子比特分块传输的思想。虽然它需要量子存储器,但其理论效率接近100%。第二个协议不需要量子存储器,其量子比特的效率可以达到100%。在第三个方案中,我们提出了一个利用三粒子纠缠态的可控量子密钥分发方案,以解决一个特殊的密码学问题。只有在控制者的许可下,通信双方才能建立他们的共享密钥,并且共享密钥对控制者是秘密的。我们还分析了现有协议的安全性和效率。
2006-03-02 quant-ph
Sharing classical secrets with continuous-variable entanglement: Composable security and network coding advantage
秘密共享是一种多方加密原语,可以应用于部分不信任方的网络,用于加密敏感(必须保持安全)和重要(不能丢失或破坏)的数据。当共享经典秘密(与量子态相反)时,可以区分利用两方量子密钥分发(QKD)的协议和利用多方纠缠的协议。后一类已知容易受到所谓的参与者攻击,虽然最近取得了进展,但目前还没有分析量化它们在可组合的有限大小机制中的性能,该机制已成为QKD安全的黄金标准。考虑到这一点--以及分发多体纠缠通常具有挑战性的事实--人们可能会问:追求基于多体纠缠的方案有什么好处吗?在这里,我们回答这个问题是肯定的一类秘密共享协议的基础上连续变量图状态。我们建立一个可组合的框架中的安全性,并确定一个网络拓扑结构,特别是一个瓶颈网络的有损通道,和参数制度的范围内,目前的实验,一个多部计划优于相应的QKD基于方法的渐近和有限大小的设置。最后,我们建立了实验参数,其中多部分方案优于任何可能的基于QKD的协议。这是第一个具体的令人信服的例子,表明多方纠缠资源在量子通信的点对点协议上取得了真正的优势,并代表了评估此类资源有用性的严格的操作基准。
2022-02-25 quant-ph
Approximate reconstructability of quantum states and noisy quantum secret sharing schemes
本文形式化研究含噪环境下的近似量子秘密共享,将授权重构映射视为量子信道,并证明近似可重构等价于互补信道对外部参与者与环境的纠缠辅助信息泄露很小。
2023-08-15 cs.CR quant-ph
Quantum Anonymous Secret Sharing with Permutation Invariant Codes
The University of Texas at Dallas(德克萨斯大学达拉斯分校)
本文提出一种利用置换不变量子纠错码和匿名量子传输算法实现发送者匿名的量子匿名秘密分享方案,并通过量子条件最小熵量化信息泄露。
2026-04-30 cs.CR cs.IT math.IT
Equitable multiparty quantum communication without a trusted third party
多方量子通信提供了令人愉快的应用,包括量子密码通信和量子秘密共享。基于Greenberg-Horne-Zeilinger(GHZ)态测量的测量设备无关(MDI)量子通信为实现多方量子通信提供了一种可行的途径。然而,使用标准的空间局部GHZ状态测量,通信各方之间的信息可能是不平衡的,这可能导致多方密码通信中的重大问题。在这里,我们提出了一种公平的多方量子通信,其中通信各方之间的信息平衡是在没有可信第三方的情况下实现的。我们的方案是基于GHZ状态测量,这是不是空间本地化,但实现的方式,所有的远程通信方对称参与。我们还通过利用弱相干脉冲实现信息平衡三方量子通信的原理验证实验验证了方案的可行性。
2020-06-15 quant-ph
High-rate multipartite quantum secret sharing with composable security
Institute of Photonics and Quantum Sciences, School of Engineering and Physical Sciences, Heriot-Watt University(赫瑞瓦特大学工程与物理科学学院光子与量子科学研究所);Electrical Engineering and Computer Science Department, Technische Universität Berlin(柏林工业大学电气与计算机科学系);Dahlem Center for Complex Quantum Systems, Freie Universität Berlin(柏林自由大学达勒姆复杂量子系统中心)
本文实验验证了具有可组合安全性的离散变量(n,n)阈值量子秘密共享协议,利用纠缠光子源生成4量子比特GHZ态,在20公里光纤网络中实现高速率秘密共享,并给出有限密钥下界。
2026-09-15 quant-ph
Weak entanglement improves quantum communication using only product measurements
本文证明仅用乘积测量或部分贝尔态分析器,弱纠缠甚至不可导引的含噪态也能提升量子比特信道中秘密共享任务的成功率,并在实验中超越最佳无纠缠辅助协议,表明简单测量能克服大量噪声。
2024-03-26 quant-ph
High-capacity dual degrees of freedom quantum secret sharing protocol beyond the linear rate-distance bound
Nanjing University of Posts and Telecommunications(南京邮电大学);Hangzhou Normal University(杭州师范大学)
本文提出了一种基于弱相干脉冲源的双自由度量子秘密分享协议,超越线性速率-距离界限,实现更高的密钥率和更远的通信距离。
2026-01-15 quant-ph
Efficient hyperentanglement-based quantum secret sharing protocol
提出一种无需基选择、基于超纠缠GHZ态的量子秘密共享协议,利用极化-动量超纠缠和GHZ态分析,实现100%纠缠资源利用率、密钥生成率提升一个数量级、密钥生成时间减少69.4%,并消除弱随机性安全漏洞,仅用线性光学元件,具有实际可行性。
2025-03-26 quant-ph
Localizing and excluding quantum information; or, how to share a quantum secret in spacetime
什么时候量子信息可以局限于一个时空区域集合中的每一个,同时也被排除在另一个区域集合之外?我们通过定义和分析本地化-排除任务来回答这个问题,在这个任务中,量子系统必须被本地化到一组授权区域,同时也被排除在一组未授权区域之外。这个任务是量子秘密共享的时空模拟,授权和未授权的区域取代了授权和未授权的各方。我们的分析产生了第一个量子秘密共享方案的任意访问结构,所需的量子位的数量与授权集的数量成多项式关系。我们还研究了第二个相关的任务,称为状态组装,其中量子系统的份额要求在时空点的集合。我们充分描述了条件下,本地化排除和状态组装任务可以实现,并给出明确的协议。最后,我们提出了这些任务的密码应用程序,我们称之为党独立的传输。
2019-10-14 quant-ph
Experimental quantum secret sharing based on phase encoding of coherent states
提出一种基于相干态相位编码的量子秘密共享协议,无需纠缠资源和相位随机化,在35 dB信道损耗下实现85.3 bps密钥速率,并具备抗相干攻击的安全性。
2023-03-28 cs.CR quant-ph
Complementarity of Private and Correctable Subsystems in Quantum Cryptography and Error Correction
我们在量子密码学的基本概念和量子纠错之间建立了明确的联系。量子信道的纠错子系统(和子空间)是量子信息处理的物理实现中对抗噪声的关键载体。量子信道的私有子系统(和子空间)在量子秘密共享和私有量子通信等密码方案中起着核心作用。我们表明,一个子系统是私人的一个通道,正是当它是一个互补的通道纠正。这一结果表明,即使是私人和可纠正的钻石规范的超算子定义的近似概念。
2007-11-21 quant-ph
How to share Multipartite Entanglement in a Real-World Linear Network Connecting Two Metropoles
本文基于连接柏林和法兰克福的 Q-net-Q 真实线性高损耗网络,研究仅用二方纠缠源时借助量子存储器生成高保真多方纠缠,并评估其对会议密钥协商和量子秘密共享的增益。
2025-07-23 quant-ph
Quantum one-time tables for unconditionally secure qubit-commitment
基于商品的密码学是一种替代方法,通过消耗不信任参与者之间预先建立的相关性来实现传统上不可能的密码原语,例如无条件安全的比特承诺。这种经典相关性的一个单元被称为一次性表(OTT)。本文介绍了除量子密钥分发之外的一个新的例子,其中量子相关在密码学中是有用的。我们提出了一个无条件安全的量子比特承诺方案,这是一种在标准模型中被最近证明的无屏蔽定理所禁止的量子密码原语,基于对OTT的量子推广的消耗,我们称之为量子一次性表(QOTT)的二分量子态。QOTT的构造基于量子掩蔽器的内部结构和量子秘密共享方案。我们的量子比特承诺计划被证明是普遍可组合的。我们建议根据熵来度量准备(Q)OTT的随机性成本,并表明具有超密集编码的QOTT可以以无条件安全比特承诺的OTT成本的一半来提高安全级别。QOTT证明了一种操作环境,其中既不是最大经典关联态也不是最大纠缠态,而是结构良好的部分纠缠混合态是更有价值的资源。
2021-03-08 quant-ph
Quantum ramp secret sharing from Haar scrambling
本文证明了Haar混动与量子秘密共享方案等价,提出了一种阶梯秘密共享方案,并探讨了其在量子网络和NISQ时代中的应用。
2025-11-30 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Split-State Non-Malleable Codes and Secret Sharing Schemes for Quantum Messages
本文首次针对量子消息提出分裂状态不可延展码与秘密共享方案,构造了可抵抗拥有共享纠缠的量子敌手、保持外部纠缠且错误率极低的高效编码方案,并在平均情况下实现接近1/11的编码速率。
2024-02-27 cs.CR quant-ph
Noise-Tolerant Quantum Tokens for MAC
该研究提出一种基于BB84态的耐噪声令牌化MAC构造,可容忍14%噪声,为首个耐噪声TMAC,且在假设后量子单向函数存在时具备存在性不可伪造性。
2025-01-27 cs.CR quant-ph
Testing the equivalence principle and discreteness of spacetime through the $t^3$ gravitational phase with quantum information technology
基于当今的量子信息技术,我们提出了一个新的思想实验,通过揭示引力$t^3$相位项及其与低能量子引力现象之间的预期关系,通过玻色-马列托-韦德拉尔(BMV)效应测量量子引力效应,并检验广义相对论的等效性原理.本文提出的方法有望从量子系统测量过程理想输出的随机噪声分析中揭示引力场涨落。为了提高灵敏度,我们建议累积的引力场波动在时间上的一系列独立的测量作用于粒子的纠缠态的输出的影响,像在量子密钥的建设,并提取从相关的时间序列的预期的引力场波动的影响。事实上,一个理想的量子密钥,通过共享粒子的最大纠缠态来构建,由不相关符号的随机序列表示,数学上由完美白噪声描述,这是一个具有零均值的随机过程,并且在不同时间的值之间没有相关性。包括量子引力涨落和引力波在内的引力场扰动引入了额外的相位项,这些相位项使用于构建量子密码密钥的纠缠对退相干,结果使白噪声着色。我们发现,这种设置,建立了大量的介观粒子,可以潜在地揭示$t^3$引力相位项,从而,BMV效应。
2021-08-19 gr-qc quant-ph
Unexpected detection rate dependence of the intrinsic detection efficiency in single-photon detectors based on avalanche diodes
单光子探测器是光子量子技术中的关键部件。固有检测效率的精确和全面校准对于确保针对感兴趣的特定技术应用(例如量子加密解决方案中的安全漏洞保护)的性能的正确评估至关重要。在这里,我们报告的系统研究和综合分析的估计的固有探测效率的两个商业单光子探测器的基础上,单光子雪崩二极管(SPAD)的各种平均光子数和高激光脉冲重复率,使用不同的技术。我们观察到,相对于最大检测率,在10%和更高的检测率下,固有检测效率意外且显著下降。它表明,对于数据分析的统计模型的检测率方便地可以使用,如果没有时间戳的数据。我们的结论是,在关键应用中使用的单光子探测器的充分表征应包括其固有的检测效率高事件率的灵敏度。
2021-12-20 physics.optics quant-ph
Theory of Communication Efficient Quantum Secret Sharing
本文研究量子门限秘密共享的通信优化问题,提出通用通信高效方案,并基于ramp量子秘密共享和Staircase码构造最优方案,同时给出通信复杂度下界。
2023-05-30 cs.IT math.IT quant-ph
Classical Knowledge for Quantum Security
本文提出了一种分析量子密码协议安全性的判定方法,将经典的知识代数重写系统与量子分布式计算的操作语义相结合。作为一个测试案例,我们使用我们的程序的原因最近开发的量子秘密共享协议,使用图形状态的安全属性。我们根据经典和量子信道的安全假设分析了三种不同的场景,并发现了对手存在时的攻击路径。导致这种和类似类型攻击的认识论分析纯粹是基于我们的经典知识观。
2008-08-26 cs.CR cs.LO quant-ph
Security and Fairness in Multi-Party Quantum Secret Sharing Protocol
本文提出一种基于分布式量子网络和阈值方案的多方量子秘密共享协议,利用量子 Dijkstra 算法选择参与玩家,并结合 CRYSTAL-Kyber 实现认证与隐私保护,提升了抗经典与量子攻击的安全性。
2024-12-16 cs.NI quant-ph