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有信道损耗和噪声条件下双向量子安全直接通信的安全性证明
引言：量子通信使远程双方能够在远距离上安全地共享秘密信息 [1]。自从 Bennett 和 Brassard [2] 提出开创性的协议以来，人们开发了不同的量子通信模式，例如量子密钥分发 (QKD)、量子秘密共享、量子安全直接通信 (QSDC)、量子隐形传态、量子密集编码等 [2–6]。QSDC 是量子通信的重要模式之一；与 QKD 相比，QSDC 直接通过量子信道发送秘密信息，而无需预先设置密钥，从而消除了与密钥管理和密文攻击相关的进一步安全漏洞 [7]。自从第一个 QSDC 协议被提出 [4] 以来，它已成为过去十年量子通信的热门研究课题之一 [8–19]。对于纠缠载流子，2003 年邓志强、龙志强和刘志军提出了两步 QSDC 协议，明确提出了 QSDC 的标准 [20]。随后，基于高维纠缠、多体纠缠和超纠缠的 QSDC 协议相继被发展出来 [21–25]。对于单光子载流子，文献 [26] 提出了第一个 QSDC 协议，即所谓的 DL04 协议，其可行性已在 [27–29] 中得到证明。张伟等人进行了带有量子存储器的 QSDC 实验 [30]。齐若阳等人 [31] 进行了基于量子存储器的 QSDC 实验 [32]。
15 个用户的量子安全直接通信网络
摘要 基于纠缠的量子安全直接通信（QSDC）可以直接传输机密信息，然而无法同时区分四组编码纠缠态限制了其实际应用。本文探索了一种基于时间 - 能量纠缠和和频产生的 QSDC 网络。全连通的 QSDC 网络中共有 15 个用户，任意两个用户共享的纠缠态保真度均>97％。结果表明，任意两个用户在 40 km 光纤上进行 QSDC 时，他们共享的纠缠态保真度仍然>95％，信息传输速率可保持在 1 Kbps 以上。结果证明了所提出的 QSDC 网络的可行性，为未来实现基于卫星的长距离和全球 QSDC 奠定了基础。
利用时间和相位模式度的高维单光子的量子安全直接通信
量子安全直接通信（QSDC）可以利用量子力学的特性保证信息在不使用密钥的情况下直接通过量子信道传输时的安全性。然而，QSDC的传输速率受到单光子探测器（SPD）的死时间和长距离信道损耗的限制。为了克服这种有限的传输速率，我们提出了一种基于高维单光子的QSDC协议，该协议应用了两个光学自由度：时间和相位状态。首先，提出了一种考虑死时间的N维时间和相位状态生成方法，以最小化传输信息的测量损失。其次，在两类量子态中，测量效率相对较低的相位状态仅用于窃听检测，时间状态用于使用差分延迟时间基于二进制的编码技术发送信息。最后，我们提出了一种有效的方法来测量N维时间和基于相位的量子态并恢复经典比特信息。本研究对各种攻击进行了安全性分析，并通过仿真验证了传输速率的提升效果。结果表明，与传统的DL04 QSDC相比，我们的方案可以保证更高的安全性和传输速率。
连续变量量子安全直接通信的实现
随着理论和应用技术的进步，基于经典加密的通信系统受到量子计算和分布式计算的严重威胁。为了抵御安全威胁，一种将机密信息直接加载到量子态上的通信方法——量子安全直接通信（QSDC）应运而生。本文报告了第一个连续变量QSDC（CV-QSDC）实验演示，以验证基于高斯映射的CV-QSDC协议的可行性和有效性，并提出了一种实际信道下信号分类的参数估计。在我们的实验中，我们提供了4×10 2 个块，每个块包含10 5 个数据用于直接信息传输。对于我们实验中5 km的传输距离，过剩噪声为0.0035 SNU，其中SNU表示散粒噪声单位。4.08×10 5 bit/s的实验结果有力地证明了光纤信道下CV-QSDC的可行性。提出的基于参数估计的等级判断方法为实际光纤通道中的CV-QSDC提供了一种实用、可用的消息处理方案，为等级协调奠定了基础。
量子密钥安全通信协议通过增强的超密度编码
量子密钥安全通信协议通过增强的超密度编码Mario Mastriani摘要在过去几十年中，量子密码学已成为量子通信的最重要的分支之一，并在未来的量子互联网上进行了特定的投影。正是在量子密码学中，其中两种技术高于其他所有技术：量子密钥分布（QKD）和量子安全直接通信（QSDC）。第一个具有四个漏洞，该漏洞与通信系统中所有点的钥匙暴露有关，而第二个则在当前使用的所有变体中都有明确的实施问题。在这里，我们提供了QKD和QSDC技术的替代方法，称为Quantum Key Secure Communication（QKSC）协议，并在两个免费的访问量子平台上成功实现。关键字量子纠缠•量子互联网•量子中继器•量子传送范围ID：0000-0002-5627-3935 MARIO MASTRIANI：mmastria@fiu.edu knight knight knight Computing and Computing and Computing＆Information of Computing and Information of Compution and Information of Modight of Information＆Information of Information of Information of Information of Information of Florida International University，11200 S.W.迈阿密，佛罗里达州第8街33199，美国1简介迈阿密，佛罗里达州第8街33199，美国1简介
![arxiv：2004.03273v2 [Quant-ph] 2020年8月26日](/simg/g:\will\search\icon\source\b\b415af5c591b698d1855854eebf2e1cb482046a6.webp)
arxiv：2004.03273v2 [Quant-ph] 2020年8月26日
Quantum Walk的独特功能，例如Walker叠加位置空间并与位置空间纠缠的可能性，提供了固有的优势，可以捕获以设计高安全的量子通信协议。在这里，我们提出了两个Quantum Direct通信协议，一个量子安全的直接通信（QSDC）协议和一个受控的量子对话（CQD）协议（CQD）协议，使用离散时间量子步行在周期中。所提出的协议无条件地抵抗各种攻击，例如拦截攻击，拒绝服务攻击和中间人攻击。此外，与基于基于QUBIT的LM05/DL04协议相比，提出的CQD协议与不信任的服务提供商无条件安全地安全，并且这两个协议都更加安全。
依赖安全经典中继器的量子互联网演进路径
摘要 — 在量子中继器成熟之前，量子网络仍然局限于直接连接节点的有限区域或连接到公共节点的节点。我们通过使用安全经典中继器结合量子安全直接通信 (QSDC) 原理来构想量子网络，从而规避这一限制，量子安全直接通信是一种引人注目的量子通信形式，它直接通过量子信道传输信息。这一有前途的解决方案的最后一个组成部分是我们经典的抗量子算法。明确地说，在这些网络中，从抗量子算法中收集的密文使用 QSDC 沿节点传输，在节点处被读出，然后传输到下一个节点。在中继器处，信息受到我们的抗量子算法的保护，即使在量子计算机面前也是安全的。因此，我们的解决方案提供了整个网络的安全端到端通信，因为它能够在新兴的量子互联网中检测和预防窃听。它与运营网络兼容，并将享受流行互联网的引人注目的服务，包括身份验证。因此，它通过逐步演进升级，平滑了从传统互联网到量子互联网（Qinternet）的过渡。它将在未来充当量子计算网络中的替代网络。我们首次展示了由光纤和自由空间通信链路串联构成的基于安全经典中继器的混合量子网络的实验演示。总之，安全中继器网络确实可以使用现有技术构建，并继续支持通往未来量子计算机 Qinternet 的无缝演进路径。
量子密码学是一个令人兴奋的新领域，它利用量子物理学来保护通信线路不被监视或拦截。基础
量子密码学是一个新兴的、令人兴奋的领域，它利用量子物理学来保护通信线路不被监视或拦截。该领域的基本思想，如不确定性原理和量子纠缠的事实，被用于实现前所未有的安全级别。我们的深入研究“量子密码学：安全通信协议的数学基础和实际应用”研究了量子密码协议背后的数学原理以及它们在现实世界中的应用。我们的研究详细介绍了量子密码学背后的理论。它解释了量子密钥分发 (QKD)、量子隐形传态和量子安全直接通信 (QSDC) 等思想。量子密码学背后的主要思想之一是量子比特的概念，它们就像常规比特，但属于量子力学。由于叠加，它们可以同时处于多个状态。量子密码学方法利用这一特性，通过将数据置于量子态并利用量子测量本质上不可预测的事实来确保通信的安全。我们正在进行的研究着眼于如何在典型的日常情况下使用量子密码学。我们研究了在尝试构建量子传输基础设施时出现的问题，例如噪声、退相干和规模。我们制定了计划，通过提供有关如何设置实验以及技术如何改进的详细信息，来构建强大而值得信赖的量子密码系统。我们的研究探讨了量子密码学如何用于除确保通信安全之外的其他领域。我们研究了它对量子网络、量子计算和安全多方处理等新技术的意义。我们希望通过解释量子密码学的更大影响，鼓励人们在这个突破性领域进行更多的研究和提出新想法。