实用量子密码学的估计

实用快速的量子密码学

Towards practical and fast Quantum Cryptography

我们提出了一个新的协议，实用的量子密码学，为实现弱相干脉冲量身定制。通过数据线上非常简单的到达时间测量获得密钥;在额外的监测线上建立干涉仪，允许监测间谍的存在（她的干预会破坏相干性）。针对零错误攻击（光子数分裂攻击的模拟），该协议的性能与具有强参考脉冲的标准协议一样好：密钥速率仅随着量子信道的传输$t$而降低。我们还提出了两种攻击，引入错误的监测线：拦截重发，和两个后续脉冲的相干攻击。最后，我们勾勒出这个协议的几个可能的变化。

实用量子密码的安全性

Security Aspects of Practical Quantum Cryptography

量子比特在密码学中的使用为安全的密码量子密钥分发方案带来了希望。不幸的是，实现的方案可能是完全不安全的。我们提供了一个彻底的调查实际的量子密钥分发的安全问题，考虑到信道损耗，一个现实的检测过程，和修改的“量子比特”从发送方发送到接收方。我们首先表明，即使量子密钥分发完美的量子比特不能实现在长距离时，固定的信道损耗和固定的暗计数错误考虑。然后，我们表明，现有的实验方案（基于“弱脉冲”）通常是完全不安全的。最后，我们表明，参数下变频提供了增强的性能相比，其弱相干脉冲对应。

量子密码学的实用性

Eavesdropping on practical quantum cryptography

量子密码学的实际实现使用衰减的激光脉冲而不是单个光子作为信号源。用于传输的信道也是有损耗的。在这里，我们给出了一个简单的推导两个光束分裂攻击量子密码系统使用激光脉冲，无论是相干或混合态与任何平均光子数。我们还给出了一个简单的推导光子数分裂攻击，最先进的，无论是在性能和技术要求。我们找到了一个给定的平均光子数和观察到的信道传输效率的秘密密钥可以蒸馏的最大干扰的界限。首先，我们回顾了两个非相干攻击，可以用于单光子量子密码系统。然后，这些结果适用于使用激光脉冲和有损信道的系统。

实用量子密码学：Q-KeyMaker

Practical Quantum Cryptography: the Q-KeyMaker

在未来几年内，数据传输连接将成为城市、企业和公共管理部门之间的主要通信工具之一。随着这些系统和信息网的连通性得到加强，它们现在更容易受到攻击，新的安全问题正在出现。量子量子密钥分发（QKD）技术已经成熟，可以提高通信网络的安全性。在本文中，我们提出了由Selex-SI设计和实现的QKD网络，并概述了所获得的结果。

一种实用的诱骗态量子密码保密通信网络的现场测试

Field test of a practical secure communication network with decoy-state quantum cryptography

我们提出了一个安全的网络通信系统，与诱骗态量子密码在现实世界中的应用场景。在三个节点之间实时执行完整的密钥交换和应用协议，其中两个相邻节点通过约20 km的商用电信光纤连接。生成的量子密钥立即被用于通信应用，包括三个通信节点中的任何两个之间的不可破解的实时语音电话，或者通过使用一次性密码本加密从一个节点到另外两个节点的广播。

实用量子密码中的PNS攻击

Beating the PNS attack in practical quantum cryptography

在实际的量子密钥分发中，通常采用弱相干态，信道的透过率可以很小，因此在光子数分裂攻击下协议是完全不安全的。我们提出了一个有效的方法来验证的分数计数的上限所造成的多光子脉冲从爱丽丝传输到鲍勃，无论夏娃的行动类型。该协议简单地使用两个相干态作为信号脉冲，真空作为诱饵脉冲。我们验证的上限是足够紧的QKD与非常有损信道，在渐近和非渐近的情况下。平均光子数为0.2 ~ 0.5的相干态可用于实际的量子密码学。我们表明，到目前为止，我们的协议是$only$诱饵状态协议，真正适用于目前现有的设置。

基于偏振纠缠光子的实用量子密码系统中的量子噪声和经典噪声

Quantum and Classical Noise in Practical Quantum Cryptography Systems based on polarization-entangled photons

量子密码密钥分发（QCKD）实验最近已经报道使用偏振纠缠光子。然而，在任何实际实现中，量子系统都会遭受与环境和量子测量系统的不必要或诱导的相互作用，表现为量子噪声，最终表现为统计噪声。在本文中，我们研究如何理想的偏振纠缠在自发参量下转换（SPDC）遭受量子噪声在其实际实现作为一个安全的量子系统，产生错误的传输比特序列。由于所有基于SPDC的QCKD方案都依赖于对重合的测量来断言双方之间的比特传输，因此我们将整体量子和统计噪声捆绑在一个穷举模型中来计算偶然重合。该模型预测的量子比特错误率和筛选的关键，并允许不同的安全标准之间的比较迄今提出的QCKD协议，从而在不同的系统的性能和优势的客观评估。

量子密码学：一个实用的信息安全视角

Quantum cryptography: a practical information security perspective

量子密钥交换（QKE，也称为量子密钥分发或QKD）允许通信方安全地建立加密密钥。所有的QKE协议都要求各方能够访问真实的信道，这是一个公认的事实。如果没有这个认证链接，QKE很容易受到中间人攻击。忽视这一事实会导致对QKE潜在影响的夸大声明和/或错误预期。在本文中，我们提出了一个系统的比较QKE与传统的密钥建立协议在现实的安全通信系统。

实用量子密码的保密能力

The Secrecy Capacity of Practical Quantum Cryptography

量子密码学由于其提供无法通过任何计算努力解密的秘密通信的潜力而引起了最近的关注。这是对BB84协议的实际实现的保密性的第一次分析，该BB84协议同时考虑到并呈现了针对由于激光器的衰减输出中包含多个光子的脉冲的存在、密钥材料的各个块的有限长度、由于纠错的损失、隐私放大、连续认证、偏振检测中的误差、检测器的效率以及传输介质中的衰减过程。该分析解决了对单个光子的窃听攻击，而不是一般的集体攻击。特别重要的是，第一次推导出必要和足够的隐私放大压缩量，以确保对密钥材料丢失的保密性，这是当窃听者对包含多个光子的脉冲进行优化的单独攻击时发生的。结果表明，只有一小部分的信息在多光子脉冲实际上是丢失的窃听。

用于安全自由空间通信的实用量子密码

Practical quantum cryptography for secure free-space communications

量子密码学是一种新兴技术，其中双方可以使用光的量子态的传输来同时生成共享的秘密密码密钥材料。这些传输的安全性是基于量子力学定律的不可侵犯性和信息理论上安全的后处理方法。由于海森堡的不确定原理，对手既不能成功地窃听量子传输，也不能逃避检测。在本文中，我们描述了量子密码学的理论，以及我们的实验性自由空间系统的最新结果，我们首次证明了在日光下通过点对点室外大气路径生成量子密钥的可行性。我们实现了0.5 km的传输距离，这仅受测试范围长度的限制。我们的研究结果提供了强有力的证据，证明加密密钥材料可以在地面站和卫星之间（或两颗卫星之间）按需生成，允许卫星在轨道上安全地重新加密。我们提出了一个可行性分析的表面到卫星的量子密钥生成。

从基本动力学到应用密码学：量子速度限制和全被动量子密钥分发研究

From Fundamental Dynamics to Applied Cryptography: Studies on the Quantum Speed Limit and Fully Passive Quantum Key Distribution

本文研究了量子信息处理的两个前沿领域：动态演变的基本物理限制和安全量子通信网络的实用实现。

Quantum Erasure Cryptography

The phenomenon of quantum erasure has long intrigued physicists, but has surprisingly found limited practical application. Here, we propose an erasure-based protocol for quantum key distribution (QKD) that promises inherent security against detector attacks.

具有较少随机数的量子密码

Quantum cryptography with fewer random numbers

我们证明了在BB84量子密码协议中，Alice和Bob不需要为每个量子比特进行随机基选择：他们可以为整个量子比特块保持相同的基。原始密钥由许多这样的量子位块组成就足够了。强调了减少随机数需求的实际优势。

一种实用的基于贝尔不等式的量子密码木马

A Practical Trojan Horse for Bell-inequality-based Quantum Cryptography

量子密码学，或者更准确地说，量子密钥分发（QKD）是基于使用无条件安全的"量子信道“在两个用户之间共享密钥。QKD设备的制造商可以有意或无意地使用（半）经典信道而不是量子信道，这将消除所谓的无条件安全性。一个示例是BB84协议，其中量子信道可以以单光子的偏振来实现。这里，使用几个光子而不是一个光子来编码密钥的每个比特提供了一个类似但不安全的系统。对于基于违反贝尔不等式的协议（例如，Ekert协议），情况有些不同。虽然一些作者提到了这种可能性，但通常认为（半）经典信道的实现将与量子信道的实现显著不同。这里，将使用与光子偏振Ekert QKD中使用的相同的物理设置给出反例。由于物理实现是相同的，制造商可以将此修改作为特洛伊木马程序包含在制造的系统中，由窃听者随意激活。因此，密码学的古老真理仍然存在：你必须信任你的加密设备的制造商。即使你违反了贝尔不等式。

量子密码Bennett-Bullard 1984协议实际实现中的光子数分裂与克隆攻击

Photon-Number-Splitting versus Cloning Attacks in Practical Implementations of the Bennett-Brassard 1984 protocol for Quantum Cryptography

在实际的量子密码学中，源有时会产生多光子脉冲，从而使窃听者Eve能够执行强大的光子数分裂（PNS）攻击。最近，Curty和Lutkenhaus [Phys.Rev.A69，042321（2004）]表明，当存在两个光子时，PNS攻击并不总是最佳攻击：如果在Alice-Bob的相关性中存在错误，并且如果Eve不能修改Bob的检测效率，则Eve使用基于2->3克隆机的另一种攻击获得更大量的信息。在这项工作中，我们将这种分析扩展到所有的距离爱丽丝鲍勃。我们确定了一种新的非相干2->3克隆攻击，它比以前描述的性能更好。使用它，我们确认，在存在错误的情况下，夏娃的更好的策略使用2->3克隆攻击，而不是PNS。然而，这种改进对于Bennett-Bennard 1984（BB84）协议的实现是非常小的。因此，这些新攻击的存在在概念上是有趣的，但基本上不会改变BB84的安全参数的值。主要结果是有效的泊松和亚泊松源。

存在丢失时相干态量子密码的效率：实际纠错的影响

Efficiency of coherent state quantum cryptography in the presence of loss: Influence of realistic error correction

研究了连续变量量子密钥分发方案在实际应用中的性能。更具体地说，我们考虑到非理想的误差协调过程。假设连接两个诚实方的量子信道是有损耗但无噪声的。对于测量结果是后选择的或应用反向对账方案的情况，给出了秘密密钥速率。反向对账方案在实际环境中失去了最初的优势。然而，如果将后选择与反向和解结合起来，这种优势就可以恢复。

相对论量子密码

Relativistic Quantum Cryptography

量子密钥分发（QKD）是一种基于量子物理基础的密钥交换概念。它的完美实现提供了无条件的密钥安全性，然而，如果量子信道损失超过一定的实现特定的界限，已知的实用方案是潜在的脆弱性。这种差异是由于任何实际的光子源都有一个非零的概率一次发射两个或更多的光子，而理论上只需要一个。我们报告了一个本质上不同的QKD方案的基础上量子物理和相对论。它与实际的光子源在任意大的信道损耗下都可以工作。我们的方案自然是为自由空间光信道量身定制的，并且可以用于地面到卫星通信，其中损耗对于常规QKD来说是非常大且不可预测的。

有无纠缠的量子密码学

Quantum cryptography with and without entanglement

量子密码学的评论，首先使用纠缠的直觉和实验实现。接下来，在几个步骤中简化实现，直到它变得实用。此时纠缠已经消失。这种方法可以看作是应用物理的一课。最后，讨论了光子数分裂攻击等安全问题及其对策。

实用量子盲目键分发的性能

Performance of Practical Quantum Oblivious Key Distribution

本研究提出一种基于对称密码学的实用量子盲目传输方案，展示了其在安全性和性能上的优势，相较于现有基于噪声存储模型和公钥密码学的解决方案。

High-efficiency alignment-free quantum cryptography based on quantum interference

We propose an alternative quantum cryptography protocol using the quantum interference effect. The efficiency of creating sifted key can reach 100\% in principle, which is higher than previous protocols. Especially, compared with the typical quantum key distribution, the present scheme does not require the authorized parties to check their bases. Because the potential eavesdropper can only access part of the quantum system, the proposed scheme has natural practical security advantages. The scheme can be implemented with current technologies and opens promising possibilities for quantum cryptog…

Unconditionally secured classical cryptography using quantum superposition and unitary transformation

Over decades quantum cryptography has been intensively studied for unconditionally secured data transmission in a quantum regime. Due to the quantum loopholes caused by imperfect single photon detectors and/or lossy quantum channels, however, the quantum cryptography is practically inefficient and even vulnerable to eavesdropping. Here, a method of unconditionally secured key distribution potentially compatible with current fiber-optic communications networks is proposed in a classical regime for high-speed optical backbone networks. The unconditional security is due to the quantum superpositi…

用相同基编码的量子比特序列降低量子密码学中的随机性

Reduced randomness in quantum cryptography with sequences of qubits encoded in the same basis

我们考虑了在BB84或6状态量子密码协议中使用的状态中制备的量子比特序列的克隆，并表明即使整个量子比特序列在相同的基础上制备，单量子比特保真度也不受影响。这一结果对于实际的量子密码系统是非常重要的，因为它减少了对高速随机数生成的需求，而不会损害对有限大小攻击的安全性。

使用较大字母的量子密码学

Quantum Cryptography using larger alphabets

与所有的量子信息理论一样，量子密码学传统上是基于两能级量子系统。本文提出了一种新的基于高维系统的量子密钥分发协议。还提出了一个实验实现使用的干涉设置。从实际方面分析该协议，可以发现在保持初始激光脉冲速率恒定的同时增加了密钥创建速率。分析它的情况下的拦截/重发窃听策略，发现一个增加的错误率相比，二维系统，因此合法用户检测窃听者的优势。

量子密码技术简介

A brief introduction of quantum cryptography for engineers

本文介绍了量子密钥分发的基本原理，并讨论了几个著名的量子密钥分发协议。考虑到我们的大多数读者来自工程和实验光学，我们更专注于各种QKD协议的实验实现，而不是安全分析。这里涉及的另一个重要主题是实际QKD系统的安全性研究。

Quantum cryptography: key distribution and beyond

Uniquely among the sciences, quantum cryptography has driven both foundational research as well as practical real-life applications. We review the progress of quantum cryptography in the last decade, covering quantum key distribution and other applications.

特洛伊木马攻击威胁着实用量子密码的安全性

Trojan-horse attacks threaten the security of practical quantum cryptography

窃听者Eve可以通过从量子信道发送明亮的光并分析背反射来探测量子密钥分发系统。我们提出并实验证明了安装这样的木马攻击的设置。作为原理证明，我们在对ID~Quantique的量子密码系统Clavis 2的操作中展示了它。仅用几个反向反射的光子，伊芙就以高于90%的概率识别出鲍勃的秘密基选择，从而识别出Scarani-Acín-Ribordy-Gisin 2004协议中的原始密钥位。这显然会破坏密码系统的安全性。不幸的是，在Clavis 2中，Eve的明亮脉冲有一个副作用，即在Bob的单光子探测器中引起高水平的后脉冲，导致高量子比特错误率，有效地保护了这个系统免受我们的攻击。然而，在配备了具有较少噪声但真实特性的检测器的Clavis 2类系统中，存在密钥正泄漏的攻击策略。我们通过数值模拟证实了这一点。窃听设置和策略都可以推广到攻击大多数当前的QKD系统，特别是如果它们缺乏适当的保护措施。我们还提出了防止此类攻击的对策。

实用量子密码学：综合分析（上）

Practical Quantum Cryptography: A Comprehensive Analysis (Part One)

我们执行一个全面的分析，在实际的物理环境中实现的实际量子密码（QC）系统，通过自由空间或光纤电缆量子信道的地面-地面，地面-卫星，空中-卫星和卫星-卫星链路。(1)我们得到了普遍的表达式的有效保密能力和速率的QC系统考虑到三个重要的攻击个人量子比特，包括显式的封闭形式的表达式所需的隐私放大量。我们的分析还包括显式计算的总成本在比特的连续认证的详细信息，从而获得新的结果，实际的密码的有限长度。(2)我们第一次执行一个详细的，明确的分析，由于传播，错误，噪声等所有系统的损失，适当的光纤电缆和卫星通信为基础的实施质量控制。(3)我们计算的第一次所有的系统负载成本与经典的通信和计算的限制，是辅助的，但必不可少的执行，纯QC协议本身。(4)我们介绍了一个扩展的Bennett-Bennett（BB84）QC协议，同样提供无条件的保密性，但允许针对特定的密码分析攻击的吞吐率优化的可能性的推广家庭。(5)我们得到普遍的预测，可以实现与实际的系统设计在现实的环境条件下的最大速率。(6)我们提出了一个具体的QC系统设计，其中包括使用一种新的方法，高速光子检测，可能能够实现非常高的吞吐率，在现实环境中的实际实现。

多级密码协议中的状态译码

State Decoding in Multi-Stage Cryptography Protocols

本文提出了一种实用的量子层析成像方法，用于解码多级密码协议中的光子状态。如果偏振角被定义在一个固定的平面上，这种方法就可以工作，正如在几个量子密码协议中所假设的那样。我们表明，如果在一个固定的平面上有2m个偏振角，我们需要m个滤波器和m2个光子通过每个滤波器。

反事实量子密码

Counterfactual Quantum Cryptography

量子密码学允许使用量子力学的基本原理在两个远程方之间分发密钥。用于量子密钥分发的公知的已建立范例依赖于信号粒子通过量子信道的实际传输。本文证明了即使携带秘密信息的粒子实际上不通过量子信道传输，也可以完成密钥分配的任务。所提出的协议可以用当前的技术实现，并通过消除窃听者可以直接访问每个信号粒子的整个量子系统的可能性来提供实际的安全优势。

量子密码学的黑纸：真正的实现问题

The black paper of quantum cryptography: real implementation problems

物理定律在量子密钥分发（QKD）的安全性中起着至关重要的作用。这一事实经常被误解为QKD的安全性仅基于物理定律。正如专家们所知，事情更加微妙。我们回顾了实际QKD的进展，重点是（I）密钥分发的经典和量子实现所共有的信任元素;以及（II）最近强调的一些安全威胁，其中没有一个是不可挽回的（即，原则上可以使QKD安全）。这让我们猜测，这个领域，类似于非量子的现代密码学，将朝着两个方向分裂：那些追求实用设备的人可能不得不缓和他们的安全要求;那些追求终极安全的人可能不得不暂停他们的有用性要求。

基于诱骗态方法的单光子源量子密码系统

Robust quantum cryptography with a heralded single-photon source based on the decoy-state method

在本文中，我们描述了一个鲁棒的量子密码方案与一个预示单光子源的基础上的诱骗态方法，已被证明是由数值模拟相比，许多其他的实际方案，不仅在安全的密钥生成速率，而且安全的传输距离是有利的。我们对该方案进行了实验验证，结果很好地支持了数值模拟的结论。虽然我国现有的系统还存在许多不足，但仍足以证明该方案的优越性。此外，即使考虑到成本和技术的可行性，我们的方案仍然是相当有前途的实现未来的量子密码。

单向纠缠光子自补偿量子密码

One-Way Entangled-Photon Autocompensating Quantum Cryptography

提出了一种新的量子密码实现，该实现将单向操作与自动补偿功能相结合，该功能迄今为止仅在需要信号在用户之间进行往返的实现中可用。使用先进的波的概念，它表明，这种新的实现是相关的往返实现以同样的方式，Ekert的两个粒子的计划是相关的贝内特和Bennard的原始一个粒子的计划。在现有计划的背景下，所提出的实施的实际优点和缺点进行了讨论。

量子密码的标准与规范

On Standards and Specifications in Quantum Cryptography

量子密码学将找到实际有用的应用。最近，市场上出现了一些第一批量子密码解决方案。对于客户来说，能够比较所推荐产品的质量和性能是很重要的。为此，需要详细说明量子密码学解决方案的规范和标准。我们提出并讨论了一个列表的规格，其中包括数值评估的解决方案的安全性，可以被认为是一个标准的量子密钥分发解决方案的特点。该列表基于密钥生成的平均时间，取决于一些参数。在最简单的情况下，用户列表包括三个特征：安全程度、密钥长度和密钥刷新率。

Self-consistent tomography and measurement-device independent cryptography

A recurring problem in quantum mechanics is to estimate either the state of a quantum system or the measurement operator applied to it. If we wish to estimate both, then the difficulty is that the state and the measurement always appear together: to estimate the state, we must use a measurement; to estimate the measurement operator, we must use a state. The data of such quantum estimation experiments come in the form of measurement frequencies. Ideally, the measured average frequencies can be attributed to an average state and an average measurement operator. If this is not the case, we have c…

有限资源量子密码的安全界

Security Bounds for Quantum Cryptography with Finite Resources

实用的量子密钥分发（QKD）协议必须在有限时间内运行，因此，仅交换有限量的通信。这与大多数关于QKD安全性的标准结果相反，这些结果仅在传输信号的数量接近无穷大的情况下才成立。本文在通信量有限的现实假设下分析了量子密钥分配的安全性。在一般形式主义的水平上，我们提出了新的结果，有助于简化QKD协议的实际实现：特别是，我们表明，对称化步骤，这是某些安全证明所需要的（例如，基于de Finetti表示定理的证明），在实际实现中可以省略。此外，我们演示了如何双向和解协议可以考虑在安全分析。在数值估计的水平上，我们提出了有限资源的“设备无关的安全”对集体攻击的界限。

一种完全基于纠缠纯化的量子密码安全性证明

A security proof of quantum cryptography based entirely on entanglement purification

我们给出了一个证明，纠缠净化，即使有噪音的设备，是足以解开窃听者（夏娃）的通信信道。在安全机制中，净化过程将整体初始状态分解为Alice和Bob的张量积状态，另一边是Eve，从而在Alice和Bob之间建立了一个完全私密的，尽管有噪声的量子通信信道。安全制度被发现符合所有实际目的的净化制度的双向递归协议。这使得双向纠缠纯化协议成为量子中继器的重要组成部分，成为安全的长距离量子密码学的有效工具。

反事实量子密码抗一般拦截重发攻击的安全性证明及其脆弱性

Security proof of Counterfactual Quantum Cryptography against General Intercept-resend Attacks and Its Vulnerability

Noh最近提出的反事实量子密码（CQC）具有不传输信号粒子的特点。这表现出明显的安全优势，如它的免疫力众所周知的PNS攻击。本文通过对窃听者Eve的信息进行比Yin的方案更严格的限制，证明了CQC协议在一般拦截重发攻击下的理论安全性[Phys. Rev. A 82，042335（2010）].它还表明，实际的CQC实现可能是脆弱的，当配备有不完美的设备，通过证明，可以实现负的密钥速率时，夏娃发起时移攻击的基础上不完美的检测器效率。

Implementation vulnerabilities in general quantum cryptography

Quantum cryptography is information-theoretically secure owing to its solid basis in quantum mechanics. However, generally, initial implementations with practical imperfections might open loopholes, allowing an eavesdropper to compromise the security of a quantum cryptographic system. This has been shown to happen for quantum key distribution (QKD). Here we apply experience from implementation security of QKD to several other quantum cryptographic primitives. We survey quantum digital signatures, quantum secret sharing, source-independent quantum random number generation, quantum secure direct…

具有源错误的诱骗态量子密码的一般理论

General theory of decoy-state quantum cryptography with source errors

现有的诱骗态量子密码理论假设Alice的信源可以精确控制每个态。这种精确的控制在实践中是不可能的。我们发展了诱骗状态方法的理论，使得即使信源存在状态误差，只要已知状态中的几个参数的范围，诱骗状态方法也是无条件安全的。该理论简化了诱骗态量子密钥分发的实际实现，因为即使脉冲的微小错误不被纠正，也可以用稍微缩短的最终密钥实现无条件安全。

量子密码的紧密钥分析

Tight Finite-Key Analysis for Quantum Cryptography

尽管量子密码学在理论和实验上都取得了巨大的进展，但目前大多数量子密钥分发实现的安全性仍然没有得到严格的确定。主要问题之一是最终密钥的安全性高度依赖于合法方之间交换的信号的数量M。然而，在任何实际实现中，M都受到可用资源的限制，现有的安全证明通常仅对不切实际的大M值渐近有效。在这里，我们证明，理论和实践之间的差距可以克服使用最近开发的证明技术的基础上的不确定性关系的光滑熵。具体地说，我们考虑了一族Bennett-Bennard 1984量子密钥分发协议，并证明了对于中等的M值，可以保证对一般攻击的安全性。

探测器范围外的丢失数据：应用于连续变量纠缠验证和量子密码学

Missing data outside the detector range: application to continuous variable entanglement verification and quantum cryptography

在连续变量量子信息处理中，检测器必须是粗粒度的并且是有限范围的。我们讨论了如何特别是后者的功能是一个错误，可能很容易导致过于乐观的估计纠缠和安全性，当错过的数据外的检测器范围被忽略。我们表明，熵可分性或安全标准是更优越的方差为基础的标准，以减轻这种错误的负面影响。

一种健壮的分层城域量子密码网络的现场实验

Field Experiment on a Robust Hierarchical Metropolitan Quantum Cryptography Network

本文报道了一个基于市内商业通信光缆的分层城域量子密码网络。七用户网络包括一个四节点骨干网，其中一个节点充当子网网关，一个两用户子网和一个单光纤接入链路，这是由法拉第-迈克耳孙干涉仪设置实现的。本文综合了量子路由器、光开关和可信中继等技术，保证了量子密码网络的可行性和可扩展性。该网络的五个节点位于政府部门，利用量子密钥分发网络产生的安全密钥对这些部门之间传输的即时视频、声音、文本消息和机密文件进行加密。整个实现包括层次化的量子密码通信网络链路和相应的应用软件，向实用的面向用户的高安全级别网络迈进了一大步。

自动补偿量子密码

Autocompensating Quantum Cryptography

量子密钥分发（QKD）使用极其微弱的光脉冲在双方（Alice和Bob）之间携带量子信息，允许他们生成共享的秘密密钥。自动补偿QKD系统通过将信息编码为在通过光纤的往返行程上发送的光脉冲的正交偏振分量之间的差分相位，在中途使用法拉第镜反射，自动和被动地补偿光纤特性的不受控制的时间相关变化。我们已经建立了一个基于标准电信技术的原型系统，该系统在10公里的光纤链路上实现了~1000 bits/s的隐私放大比特生成速率。量子密码学是一个应用的例子，通过使用单个粒子的量子态来表示信息，完成了使用经典手段不可能完成的实际任务。

量子密码的防窃听安全性

Security against eavesdropping in quantum cryptography

在这篇文章中，我们处理的BB84量子密码协议在噪声信道中使用广义隐私放大的安全性。为此，我们估计在隐私放大步骤期间需要丢弃的比特的分数。这种估计是针对两种情况给出的，这两种情况都假设窃听者独立地访问每个信号并考虑纠错。一种情形不允许窃听者的测量探针的延迟，直到他接收到附加的经典信息。在这种情况下，我们实现了一个尖锐的界限。另一种情况允许测量延迟，从而涵盖了窃听者对各个信号的一般攻击。这个界限并不明确，但允许协议的实际实现。

不可信网络上基于位置的量子密码

Position-based quantum cryptography over untrusted networks

在本文中，我们提出了量子位置验证方案，其中除了证明者和验证者的远程参考站的位置之外，所有的信道都是不可信的。我们回顾和分析现有的QPV计划包含一些预先共享的数据之间的证明者和验证者。这些方案大多基于非密码学假设，即验证者之间的量子/经典信道是安全的。在完全由对手控制的环境中，这似乎是不切实际的，并会导致实际实施中的安全妥协。然而，我们提出的量子位置验证的公式更健壮，更安全，更符合密码学的标准假设。此外，一旦证明者的位置被验证，我们的方案建立并行的密钥，并可用于认证和证明者和验证者之间的秘密通信。

基于观测统计量的设备无关量子密码学可靠熵估计

Reliable Entropy Estimation from Observed Statistics for Device-Independent Quantum Cryptography

本文提出一种基于NPA层级半定规划的数值框架，仅凭观测统计量即可高效计算设备无关量子密码中的条件熵下界，为噪声场景下的随机性提取提供可证明的安全保障。

量子密码学可视化：在AR增强的量子密码学学生实验中通过眼动追踪评估对多种表征的视觉注意力

Quantum cryptography visualized: assessing visual attention on multiple representations with eye tracking in an AR-enhanced quantum cryptography student experiment

本研究针对量子教育实践需求，在AR增强的量子密码学学生实验中，用DeFT框架分析表征的概念学习潜力，并结合38名学生的试点眼动数据探究其对多种表征的视觉注意力。

Quantum cryptography without detector vulnerabilities using optically-seeded lasers

Security in quantum cryptography is continuously challenged by inventive attacks targeting the real components of a cryptographic setup, and duly restored by new counter-measures to foil them. Due to their high sensitivity and complex design, detectors are the most frequently attacked components. Recently it was shown that two-photon interference from independent light sources can be exploited to avoid the use of detectors at the two ends of the communication channel. This new form of detection-safe quantum cryptography, called Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution (MDI-QKD),…

量子密码系统中完美窃听器的全场实现

Full-field implementation of a perfect eavesdropper on a quantum cryptography system

量子密钥分发（QKD）允许两个远程方增长共享密钥。它的安全性建立在量子力学的基础上，但实际上它严重依赖于物理实现。以前已经探索了QKD系统的技术缺陷，但到目前为止还没有实现对已建立的QKD连接的攻击。在这里，我们展示了对正在运行的QKD连接进行完整攻击的第一个全场实现。安装的窃听器获得整个“秘密”密钥，而合法方监视的参数中没有一个指示安全漏洞。这证实了QKD物理实现中的非理想性可以完全实际利用，并且如果量子密码术要变得高度安全，则必须对其进行更严格的审查。

Multiphoton and side-channel attacks in mistrustful quantum cryptography

Mistrustful cryptography includes important tasks like bit commitment, oblivious transfer, coin flipping, secure computations, position authentication, digital signatures and secure unforgeable tokens. Practical quantum implementations presently use photonic setups. In many such implementations, Alice sends photon pulses encoding quantum states and Bob chooses measurements on these states. In practice, Bob generally uses single photon threshold detectors, which cannot distinguish the number of photons in detected pulses. Also, losses and other imperfections require Bob to report the detected p…

两种量子密码分布式相位参考协议（相干单向和差分相移）的安全性上界

Upper Bounds for the Security of two Distributed-Phase Reference Protocols of Quantum Cryptography (Coherent-One-Way and Differential-Phase-Shift)

差分相移（DPS）和相干单向（COW）是量子密码学最实用的协议之一，因此是快节奏实验发展的对象。对它们的安全性的评估也是理论家的一个挑战：现有的工具，允许证明对最一般的攻击的安全性，不适用于这两个协议在任何直接的方式。我们提出了新的上限，他们的安全性在大距离的限制（$d \gtrsim 50$公里，在光纤中的典型值），通过考虑一个大类的集体攻击，即对手附加辅助量子系统的每个脉冲或每对脉冲。我们还介绍了两个修改版本的COW协议，这可能会证明比原来的更强大。

A practical quantum encryption protocol with varying encryption configurations

Quantum communication is an important application that derives from the burgeoning field of quantum information and quantum computation. Focusing on secure communication, quantum cryptography has two major directions of development, namely quantum key distribution and quantum encryption. In this work we propose a quantum encryption protocol that utilizes a quantum algorithm to create blocks of ciphertexts based on quantum states. The main feature of our quantum encryption protocol is that the encryption configuration of each block is determined by the previous blocks, such that additional secu…

经典和量子信息的秘密传输

Transmit Classical and Quantum Information Secretly

本文提出了一种实用的密码协议，用于秘密地、直接地传输经典信息和量子信息。

量子密码的无条件安全性

Unconditional security in Quantum Cryptography

描述了证明量子密码无条件安全性的基本技术。它们被应用于1984年由Bennett和Bennard提出的一个量子密钥分发协议。该证明考虑了协议的实际变化，其中信道是有噪声的，并且在传输期间可能丢失光子。进入信道的初始编码必须是完美的（即，如协议中所述）。对在信道接收侧使用的检测器没有限制，除了是否检测到接收系统必须与用于测量该系统的基础无关。