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基于bell态的两方互认证半量子密钥协商协议

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光学学报 2024年

作者：何业锋梁熙媛蔡明月西安邮电大学网络空间安全学院

针对已有量子密钥协商协议存在或对参与者能力和设备要求过高，或易受中间人攻击的问题，本文利用bell态的纠缠特性、置换和幺正操作提出了一种具有互认证功能的两方半量子密钥协商协议。协议仅需一方参与者具备全量子能力，而另一方只... 详细信息

针对已有量子密钥协商协议存在或对参与者能力和设备要求过高，或易受中间人攻击的问题，本文利用bell态的纠缠特性、置换和幺正操作提出了一种具有互认证功能的两方半量子密钥协商协议。协议仅需一方参与者具备全量子能力，而另一方只需具备半量子能力即可。由于半量子参与方仅需进行反射操作以及简单的量子态制备与测量操作，因此该协议降低了对参与者量子能力与设备的要求。并且，协议通过执行参与者之间的身份互认证来防止其遭受中间人攻击。安全性分析证明了该协议能够有效抵御参与者攻击和外部攻击。此外，通过性能分析以及与已有量子密钥协商协议比较发现，该协议在综合考量其功能和性能时是有一定优势的。

关键词：量子光学量子密码半量子密钥协商身份互认证 bell态

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记忆泡利信道下bell态的几何失协

四川师范大学学报（自然科学版） 2024年第4期47卷 548-554页

作者：熊思婷柏明强杨振四川师范大学数学科学学院四川成都610066 四川师范大学智能信息和量子信息研究所四川成都610066 系统可信性自动验证国家地方联合工程实验室、四川师范大学研究中心四川成都610066

几何失协是度量量子关联的一种重要方法.通过引入记忆参数,使得泡利噪声具有记忆性,此时噪声被定义为记忆泡利噪声.依据不同记忆泡利信道的噪声参数,讨论xz退相位噪声、去极化噪声、双泡利噪声以及3种翻转噪声下bell态的几何失协,得到B... 详细信息

几何失协是度量量子关联的一种重要方法.通过引入记忆参数,使得泡利噪声具有记忆性,此时噪声被定义为记忆泡利噪声.依据不同记忆泡利信道的噪声参数,讨论xz退相位噪声、去极化噪声、双泡利噪声以及3种翻转噪声下bell态的几何失协,得到bell态的几何失协与噪声参数之间的关系,并且分析记忆参数对几何失协的影响.结果表明,在记忆泡利信道下bell态的几何失协受到噪声影响的程度更小,即记忆泡利信道可有效增强噪声影响下bell态几何失协的稳定性.这表明记忆泡利信道可以捕获更多的信息,有利于节约量子资源.

关键词：几何失协记忆泡利信道 bell态

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基于机器学习的bell态快速制备的优化

湘潭大学学报(自然科学版) 2024年

作者：严勇唐千田军龙彭杰谭庆收甘肃省庆阳林业学校湖南理工学院物理与电子科学学院贵州大学大数据与信息工程学院电子科学系湘潭大学物理与光电工程学院

bell态在量子信息和量子计算中具有很高的实用价值，如何快速制备出稳定的bell态是一个亟待解决的课题。本文利用人工智能中的一种机器学习方法，对利用两量子比特Rabi模型特殊暗态的绝热演化制备bell态的方案进行了优化，仿真结果表明... 详细信息

bell态在量子信息和量子计算中具有很高的实用价值，如何快速制备出稳定的bell态是一个亟待解决的课题。本文利用人工智能中的一种机器学习方法，对利用两量子比特Rabi模型特殊暗态的绝热演化制备bell态的方案进行了优化，仿真结果表明该方法在单独优化自由原子哈密顿量的时候能在48ω-1的时间内以99.01%的保真度制备出bell态，其中ω为光场频率。当同时优化光与量子比特耦合强度的时候，能在24ω-1时间内达到99%的保真度，并且在考虑耗散的情况下仍然能够保持高保真度的bell态制备。

关键词： Rabi模型机器学习 bell态保真度两量子比特

基于bell态的两方互认证量子密钥协商协议

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电子科技大学学报 2022年第4期51卷 488-492页

作者：何业锋狄曼庞一博岳玉茹李国庆刘继祥西安邮电大学网络空间安全学院西安710121

针对已有互认证量子密钥协商协议需要可信或者半可信第三方参与造成的步骤繁琐且通信量大的问题,基于bell态和其纠缠交换性质提出了一个新的两方量子密钥协商协议。该密钥协商协议无需可信或者半可信第三方的参与,就能实现参与者之间的... 详细信息

针对已有互认证量子密钥协商协议需要可信或者半可信第三方参与造成的步骤繁琐且通信量大的问题,基于bell态和其纠缠交换性质提出了一个新的两方量子密钥协商协议。该密钥协商协议无需可信或者半可信第三方的参与,就能实现参与者之间的身份互认证和公平的密钥协商,因此降低了协议的通信复杂度。安全性分析表明,该互认证的密钥协商协议能保证身份认证过程可以抵抗假冒攻击,密钥协商过程能抵抗外部攻击和参与者攻击。另外,与已有互认证量子密钥协商协议相比,该协议的量子比特效率较高,且其量子态制备和测量用现有技术更易实现。

关键词： bell态纠缠交换身份互认证量子密码量子密钥协商

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基于bell态的量子支票协议

信息网络安全 2022年第6期 38-43页

作者：贾恒越刘康婷武霞王卯宁中央财经大学信息学院北京100081 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876

由于量子力学中的海森堡测不准原理和不可克隆原理,以量子态为载体的量子货币在防伪造、防双花以及抗量子计算方面都具有一定的优势。文章根据银行、支票签发者及接收者的信息进行支票生成、签发及验证的场景,设计了使用bell态的量子支... 详细信息

由于量子力学中的海森堡测不准原理和不可克隆原理,以量子态为载体的量子货币在防伪造、防双花以及抗量子计算方面都具有一定的优势。文章根据银行、支票签发者及接收者的信息进行支票生成、签发及验证的场景,设计了使用bell态的量子支票协议,并对其正确性、可验证性、不可伪造性、不可否认性、防篡改性等方面进行了分析。与现有量子支票方案相比较,文章方案降低了所需量子态的纠缠要求,提高了可行性。

关键词：量子支票量子货币 bell态

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噪声信道下bell态和GHZ态的几何失协

噪声信道下Bell态和GHZ态的几何失协

作者：熊思婷四川师范大学

学位级别：硕士

几何失协是具有代表性的度量量子关联的方法,它可以度量系统中的非经典关联,所以,在量子信息处理任务中发挥着关键作用.本文研究了不同噪声信道下两种纠缠态的几何失协,主要内容如下:1.研究bell态在记忆泡利信道下的几何失协.通过引入... 详细信息

几何失协是具有代表性的度量量子关联的方法,它可以度量系统中的非经典关联,所以,在量子信息处理任务中发挥着关键作用.本文研究了不同噪声信道下两种纠缠态的几何失协,主要内容如下:1.研究bell态在记忆泡利信道下的几何失协.通过引入记忆参数,使得泡利噪声具有记忆性.依据不同记忆泡利信道的噪声参数,讨论了退相位噪声、去极化噪声、双泡利噪声以及三种翻转噪声下bell态的几何失协,得到了bell态的几何失协与噪声参数之间的关系.结果表明,在记忆泡利信道下bell态的几何失协受到噪声影响的程度更小,即记忆泡利信道能有效增强噪声影响下bell态几何失协的稳定性.2.研究GHZ态在退相干信道下的几何失协.首先,研究Kraus算子作用于GHZ态的不同量子位对其几何失协的影响;其次,探索了退相干信道下GHZ态几何失协的变化趋势;最后,通过对比三种退相干信道下GHZ态几何失协的变化趋势得出结论.结果表明,在退相干信道下,GHZ态的几何失协随时间的增加而减小,并逐渐趋于稳定.特别是在比特翻转和比特相位翻转信道下,其几何失协的变化趋势完全一致.对比三种退相干信道下GHZ态的变化趋势发现在相位翻转信道下几何失协受到的影响最大,即GHZ态抵抗比特翻转和比特相位翻转信道下的退相干能力更强.

关键词：几何失协退相干信道记忆泡利信道 GHZ态 bell态

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基于CNOT门完成bell态复制和测量

基于CNOT门完成Bell态复制和测量

作者：黄晓君山西大学

学位级别：硕士

bell态是两量子比特之间的最大纠缠态,其违反了bell不等式。利用bell态作为量子纠缠的资源并通过测量bell态,我们可以在量子通信领域中实现各种应用,如量子纠缠交换、量子隐形传态和超密编码方案等。bell态的物理载体有半导体系统,离子... 详细信息

bell态是两量子比特之间的最大纠缠态,其违反了bell不等式。利用bell态作为量子纠缠的资源并通过测量bell态,我们可以在量子通信领域中实现各种应用,如量子纠缠交换、量子隐形传态和超密编码方案等。bell态的物理载体有半导体系统,离子阱系统,光学系统,中性原子系统等多种,不同的系统对应不同的bell态测量的方案。而各种各样的bell态测量方案大致分为两类,一种是利用不同系统本身的性质来进行bell态分析,另外一种是利用量子逻辑门和分束器等元件来进行bell态测量。bell态的完全测量和局域复制是量子信息中相当重要的研究课题。本文基于不同线性元件对bell态的测量结果,我们结合了可控非(CNOT)门和不同的线性元件提出了bell态的测量和复制方案。具体内容如下:首先,我们在第二章介绍了如何利用CNOT门实现bell态测量。CNOT门根据控制位的状态对目标位状态进行操作。我们再利用CNOT门完成bell态测量时,待测bell态进入控制位,辅助态进入目标位,会因为待测bell态的不同而在CNOT门的输出端口呈现不同的态。CNOT门两输出端口连接不同的分束器,利用普通分束器(BS)和混合分束器(HBS)之间测量效果的互补特性,我们可以轻易完成bell态测量。然后,我们在第三章介绍了利用CNOT门和其他元件实现bell态复制的方案。在bell态复制方案中,待测bell态和辅助态同时通过CNOT门操作,首先利用BS和偏振分束器PBS对CNOT门某一端口粒子数进行测量,根据测量结果的奇偶性将待复制的bell态进行分类,然后再根据粒子数奇偶性决定下一步的操作。最多经过三步CNOT门的操作,我们就可以实现bell态的复制。

关键词：量子纠缠 bell态 CNOT门量子复制 bell态测量

基于bell态粒子和单光子混合的量子安全直接通信方案

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物理学报 2016年第23期65卷 37-43页

作者：曹正文赵光张爽浩冯晓毅彭进业西北大学信息科学与技术学院西安710127 西北工业大学电子信息学院西安710072

为了提高量子安全直接通信的效率,本文提出了一种基于bell态粒子和单光子混合的量子安全直接通信方案.该方案中Alice将所有bell态粒子划分为两个序列S_A和S_B,先将S_B发给Bob进行第一次窃听检测,检测结果表示量子信道安全后再将信息序... 详细信息

为了提高量子安全直接通信的效率,本文提出了一种基于bell态粒子和单光子混合的量子安全直接通信方案.该方案中Alice将所有bell态粒子划分为两个序列S_A和S_B,先将S_B发给Bob进行第一次窃听检测,检测结果表示量子信道安全后再将信息序列编码在序列S_A和单光子序列S_S混合的量子态序列上;然后将已编码序列经过顺序重排和添加单光子检测粒子后发给合法接收方Bob.该方案避免了复杂的U变换,简化了方案的实现过程.同时顺序重排和检测粒子的结合保证了方案的安全性.另外3 bits经典信息加载在一个态上的编码规则大大提高了编码容量,从而使信息传输效率也得到提高.

关键词：单光子 bell态量子安全直接通信传输效率

Kerr介质中双模纠缠相干光与bell态原子相互作用系统的原子偶极压缩

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物理学报 2007年第2期56卷 837-844页

作者：林继成郑小虎曹卓良南京晓庄学院物理系南京210017 安徽大学物理与材料科学学院合肥230039

运用全量子理论并结合数值计算方法,研究了Kerr介质腔中处于bell态的两个全同二能级纠缠原子与双模纠缠相干光场相互作用系统的原子偶极压缩特性.讨论了双原子体系的初态、光场的平均光子数、双模纠缠相干光场的纠缠程度以及Kerr介质与... 详细信息

运用全量子理论并结合数值计算方法,研究了Kerr介质腔中处于bell态的两个全同二能级纠缠原子与双模纠缠相干光场相互作用系统的原子偶极压缩特性.讨论了双原子体系的初态、光场的平均光子数、双模纠缠相干光场的纠缠程度以及Kerr介质与双模光场的耦合强度对原子偶极压缩特性的影响.结果表明:双原子体系的初态为β11〉时,不会出现偶极压缩效应;初态为β00〉,β01〉或β10〉时在一定条件下可能出现原子压缩效应,且此时原子压缩的特性与Kerr介质与双模光场的耦合强度、初始光场的平均光子数、双模纠缠相干光场的纠缠程度有关.

关键词：量子光学 bell态双模纠缠相干光场 Kerr介质