Shortcuts to adiabatic passage for multiparticle in distant cavities: Applications to fast and noise-resistant quantum population transer, entangled states' preparation and transition
本文基于“Lewis-Riesenfeld不变量”方法，在远腔量子电子动力学（QED）系统中，通过构造多粒子绝热通过捷径（STAP），研究了快速抗噪声的布居转移、量子纠缠态制备和量子纠缠态跃迁。数值模拟表明，所有方案都具有快速性和对原子自发发射和光子泄漏引起的退相干的鲁棒性。此外，不仅总的操作时间，而且在每个方案的抗退相干的鲁棒性是无关的量子比特的数量。这可能会导致一个有用的一步，实现快速和抗噪声的量子信息处理在当前的技术。
2014-09-26 quant-ph
Quantum-Resistant Quantum Teleportation
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Purdue University（普渡大学）
本文提出一种结合后量子密码学的抗量子量子传送框架，通过保护经典校正信道来增强安全性，分析量子内存作为安全瓶颈的影响，并在不同泄漏模型下推导了信息量和保真度的闭合表达式。
2026-04-17 cs.CR quant-ph
Semi-quantum dialogue based on single photons
本文提出了两个以单光子为量子载体的半量子对话协议，其中一个协议要求经典方具有测量能力，另一个协议则不要求经典方具有测量能力。第一个SQD协议对来自外部Eve的主动攻击的安全性是由现有的半量子密钥分发（SQKD）协议、经典的一次一密加密、经典的当事人随机化操作和诱骗光子技术的完全鲁棒性保证的。通过经典方对携带信息的单光子进行经典基测量，使经典方与量子方共享单光子的初态，克服了第一个SQD协议的信息泄漏问题。第二种SQD协议的安全性由经典方的随机化操作、现有SQKD协议的完全鲁棒性和经典的一次一密加密保证。第二个SQD协议的信息泄漏问题是通过量子方对每两个携带信息的相邻单光子进行经典基测量来克服的，这使得她与经典方共享它们的初始状态。与传统的量子点协议相比，该协议的优点在于只要求一方具有量子能力。与现有的SQD协议相比，所提出的SQD协议的优点在于它们只使用单光子而不是双光子纠缠态作为量子载流子。所提出的SQD协议可以用现有的量子技术来实现。
2022-05-11 quant-ph
Evaluating the Resilience of Variational Quantum Algorithms to Leakage Noise
随着我们进入构建实用量子计算机的时代，抑制不可避免的噪声以完成可靠的计算任务将是首要目标。泄漏噪声，作为泄漏到量子比特子空间之外的振幅群体，是错误校正方法无法处理的特别有害的错误源。然而，这种噪声对变分量子算法（VQA）性能的影响，是一种自然抵抗各种噪声的近期量子算法，目前还不清楚。在这里，{我们考虑一个典型的场景，广泛使用的硬件高效的anomaly和泄漏的出现在两个量子位门}，观察泄漏噪声通常会降低VQA的表达能力。此外，我们基准泄漏噪声对VQA在现实世界的学习任务的影响。结果表明，无论是数据拟合还是数据分类，泄漏噪声通常都会对训练过程和最终结果产生负面影响。我们的研究结果有力地证明了VQA在大多数情况下容易受到泄漏噪声的影响，这意味着泄漏噪声必须得到有效的抑制才能实现实际的量子计算应用，无论是短期量子算法还是长期纠错量子计算。
2022-09-30 quant-ph
Measurement Device Independent Quantum Dialogue
最近，已经报道了具有最先进的原子量子存储器的量子安全直接通信（QSDC）的实验演示（Phys. Rev. Lett.，2017年）。量子对话（QD）属于QSDC，其中秘密消息在两个合法方之间同时通信。QSDC的成功实验演示为QD协议的实际实施开辟了可能性。因此，有必要对量子点协议的实际安全问题进行分析，为量子点协议的进一步实现奠定基础。自从Nguyen首次提出QD（Phys. Lett. A，2004）大量的变种和扩展已经提出了迄今为止。然而，所有这些都通过测量结果的经典通信将一半的秘密比特泄漏给对手。在这个方向上，受Lo等人（Phys. Rev. Lett.，2012），我们提出了一种测量设备独立的量子对话（MDI-QD）方案，该方案抵抗这种信息泄漏以及侧信道攻击。在该协议中，Alice和Bob这两个合法的参与者只被允许准备状态。这些状态是由一个不可信的第三方（UTP）来衡量的，这个第三方可能自己也是一个对手。我们证明了我们的协议在这种对抗模型下是安全的。目前的协议不需要任何量子内存，因此它对内存攻击具有固有的鲁棒性。在具有量子存储器的QSDC协议中可能无法保证这种鲁棒性（Phys. Rev. Lett.，2017年）。
2017-10-26 quant-ph
Fault tolerant authenticated quantum dialogue using logical Bell states
利用逻辑Bell态作为量子资源，提出了两种容错的认证量子对话（AQD）协议，分别对抗集体退相噪声和集体旋转噪声.这两个协议都能在一种集体噪声信道上同时安全地完成两个参与者之间的相互身份认证和对话。在这两个协议中，通过经典信道传输的信息被假设为可窃听和可修改的。用于选择样本逻辑量子比特的测量基的密钥在两个参与者之间私下预共享。解码时采用Bell态测量而不是四比特联合测量。两个参与者共享消息逻辑Bell状态的初始状态，并通过直接传输辅助逻辑Bell状态来避免信息泄漏问题。模仿攻击、中间人攻击、修改攻击和来自Eve的特洛伊木马攻击都是可检测的。
2022-05-05 quant-ph
Loss-resistant state teleportation and entanglement swapping using a quantum-dot spin in an optical microcavity
提出了一种在巨圆双折射光学微腔中利用单个量子点自旋实现有效态隐形传态和纠缠交换的方案。态隐形传态或纠缠交换是通过对两个光子的连续探测来实现的，并在自旋测量之后完成。自旋腔单元作为一个完整的贝尔状态分析仪工作，内置自旋存储器，允许抗丢失中继器操作。该器件可以工作在弱耦合和强耦合两种情况下，但只有当侧漏和腔损耗较低时才能实现高效率和高精度。我们评估该设备的可行性，并表明它可以实现与当前的技术。我们还提出了一种利用单光子的自旋操纵方法，通过自旋回波技术可以保持自旋相干性。
2010-09-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multi-Copy Security in Quantum Cryptography and More
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；NTT Research（NTT研究所）；NTT Social Informatics Laboratories, Tokyo, Japan（NTT社会信息学实验室）
针对不可克隆密码学中多副本安全性的空白，提出通用编译器，在单向函数假设下将抗共谋原语升级为多副本安全，并首次构造多副本安全的量子货币、单解密器加密及多挑战安全方案。
2026-10-06 cs.CR quant-ph
Continuous variable controlled quantum dialogue and secure multiparty quantum computation
提出了一种连续变量控制的量子对话方案。对该方案作进一步的修改，得到了另外两个连续变量安全多方计算协议。其中第一个协议提供了两方社会主义百万富翁问题的解决方案，而第二个协议提供了一种特殊类型的多方社会主义百万富翁问题的解决方案，可以被视为多方量子私人比较的协议。结果表明，所提出的方案的连续变量控制的量子对话可以使用二分纠缠，并可以减少到获得其他几个两个和三个方的密码方案在极限情况下。文中还讨论了该方案的安全性及其相对于相应离散变量方案的优越性。具体地说，与离散变量方案相比，该方案中窃听者的无知程度非常高，因此该方案不容易发生基于离散变量量子对话方案所固有的信息泄漏，进一步证明了该方案可以被看作是量子密码开关的连续变量对应物，允许监督者控制信息在两个合法的政党之间转移到不断变化的程度。
2019-02-01 quant-ph
Fault tolerant channel-encrypting quantum dialogue against collective noise
本文提出了两种抗集体噪声的容错信道加密量子对话协议。一种是针对集体失相噪声，而另一种是针对集体旋转噪声。无退相干态，每个由两个物理量子比特组成，充当对抗集体噪声的旅行态。Einstein-Podolsky-Rosen对是量子密钥的一种，它通过一个集体噪声信道预先在两个参与者之间安全地共享。通过量子私钥的加密和解密，每个双光子逻辑量子比特的初始态在两个参与者之间被私有地共享。由于量子加密共享每个行进逻辑量子比特的初始状态，因此克服了信息泄漏的问题。只要选择适当的旋转角度，旋转后的量子私钥可以重复使用，节约了量子资源。其信息理论效率接近66.7%。所提出的量子点协议只需要单光子测量，而不是双光子联合测量的量子测量。安全性分析表明，窃听者在对话过程中不可能在不被发现的情况下获得任何有用的秘密信息。此外，所提出的量子点协议可以在实验中实现与现有技术。
2022-05-05 quant-ph
Two Efficient Measurement Device Independent Quantum Dialogue Protocols
量子对话是一种使用单一信道的双向安全和同时通信的过程。最近，已经提出了测量设备独立量子对话（MDI-QD）协议（量子信息处理16.12（2017）：305）。为了使协议安全防止信息泄漏，作者在错误估计阶段之后丢弃了几乎一半的剩余量子位。在本文中，我们提出了MDI-QD协议的两个修改版本，使得在错误估计阶段之后丢弃的量子比特的数量减少到剩余量子比特的近四分之一。我们使用了几乎一半的废弃量子位以及他们使用过的量子位，使我们的协议在量子位计数方面更有效。在MDI-QD协议中给出的相同对抗模型下，我们证明了我们的两个协议都是安全的。
2020-06-11 cs.CR quant-ph
Authenticated Semi-quantum Direct Communication Protocols using Bell States
本研究提出了前两个认证的半量子直接通信（ASQDC）协议，而不使用任何经典的信道。通过在两个通信者之间预先共享主密钥，具有先进量子设备的发送者可以将秘密消息发送给只能执行经典操作的接收者，而不会泄露任何信息。然后接收器能够验证消息直到单个量子比特级别，即，可以以接近1的概率检测到所传输的量子序列的一个量子比特修改。此外，所提出的协议可以抵抗多种已知的攻击。
2015-03-31 quant-ph
Pervasive Vulnerability Analysis and Defense for QKD-based Quantum Private Query
College of Computer Science, Chongqing University（重庆大学计算机学院）；Science and Technology on Communication Security Laboratory, Institute of Southwestern Communication（西南通信研究所通信安全重点实验室）；State Key Laboratory of Networking and Switching Technology, Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室）
本文提出多加密防御方案，针对基于QKD的QPQ协议中存在严重的安全漏洞问题，通过分析隐信息提取和攻击类型，提供理论和技术支持以增强协议的安全性。
2026-11-03 quant-ph
A direct product theorem for quantum communication complexity with applications to device-independent cryptography
我们给出了$l$参与者谓词$\mathsf{V}$的纠缠辅助交互量子通信复杂度的直积定理。特别是，我们表明，对于一个分布$p$是产品的$l$球员的输入集，任何纠缠辅助量子通信协议的成功概率计算$\mathsf{V}$的$n$副本，其通信是$o(\log(\mathrm{eff}^*(\mathsf{V},p))\cdot n)$，下降呈指数$n$。这里，$\mathrm{eff}^*(\mathsf{V}, p)$是由Laplante、Lerays和Roland（2014）引入的量子效率或划分界限的分布式版本，其是相对于$p$计算$\mathsf{V}$的单个副本的分布式量子通信复杂度的下限。将我们的直积定理应用于小型通信和与$\mathrm{eff}^*$相关的技术，我们证明了在不假设设备不泄露任何信息的情况下进行设备无关（DI）量子密码是可能的。首先，我们分析了Jain，Miller和Shi（2020）给出的并行DI量子密钥分发协议，并表明当该协议与Magic Square游戏的$n$副本兼容时，即使存在$O(n)$位泄漏，也可以从中提取$Ω(n)$位密钥。其次，我们证明了可以进行Jain，Miller和Shi协议的顺序版本，这为具有泄漏的QKD提供了更好的密钥速率，并且让我们进行具有泄漏的顺序DI随机性扩展（即使没有泄漏，也不知道如何进行并行DI随机性扩展）。第三，我们证明了…
2023-01-20 cs.CC quant-ph
Improving the Security of "Measurement-Device-Independent Quantum Communication without Encryption"
最近在2018年，Niu等人提出了一种使用Einstein-Podolsky-Rosen对的测量设备无关的量子安全直接通信协议，并将其推广为量子对话协议（Niu等人，Science bulletin 63.20，2018）。通过分析这些协议，我们发现这两个协议中的一些安全问题。在这项工作中，我们表明，这两个协议是不安全的信息泄漏，第三方可以得到一半的秘密信息没有任何积极的攻击。我们还提出了适当的修改这些协议，以提高安全性。
2021-02-01 cs.CR quant-ph
Secure Multi-Party Quantum Conference and Xor Computation
量子会议是利用量子资源在三方或多方之间安全地交换消息的过程。2017年提出了一种对信息泄漏安全的测量设备独立量子对话（MDI-QD）协议（量子信息处理16.12（2017）：305），被证明对拦截和重发攻击策略是不安全的。我们首先修改了这个协议，并将MDI-QD推广到三方量子会议，然后推广到多方量子会议。我们还提出了一个量子多方异或计算协议。这三个协议都没有使用纠缠作为资源，我们证明了我们提出的协议的正确性和安全性。
2021-01-14 cs.CR quant-ph
Orthogonal-state-based Measurement Device Independent Quantum Communication
本文提出首个基于正交态的测量设备无关量子安全直接通信与量子对话协议，采用贝尔基诱骗量子比特，在集体噪声下性能优于共轭编码方案，并能转化为量子密钥分发协议，同时将安全直接通信距离加倍。
2024-09-30 quant-ph
