量子密码

摘要： 信息安全是国家核心竞争力的重要组成部分,量子密钥分发(QKD)利用量子力学基本原理对信息实现计算复杂度无关的安全加密,是下一代信息安全技术的重要选项。经过三十多年的发展,以结合诱骗态的BB84协议为代表的QKD方案已经非常成熟,并逐渐开始了规模化部署。持续探索基础方案和核心技术是推动QKD发展的基础动力。在单回合通信中,基于高维量子态编码的高维QKD(HD-QKD)技术具有更高的信息承载效率和更强的抗噪声能力,因而具有重要的发展和应用潜力,已成为当前QKD领域的重要研究方向之一。光子的轨道角动量(OAM)自由度原则上具有无穷维希尔伯特空间,是实现HD-QKD的重要物理资源。重点回顾了基于OAM光子态的HD-QKD的发展历程,梳理并讨论了该研究方向的主要技术成果和面临的关键技术问题,并展望其未来发展趋势。

摘要： 随着互联网信息技术日新月异的发展以及量子时代的不断迫近,各国对量子密码技术研究的重视程度越来越高。量子密码技术专利数据可以很好地反映一个国家在量子密码领域技术的进展和成果,揭示国家的科技实力和国防力量。本文对量子密码技术专利进行深入分析,以期全面揭示量子密码技术的研发现状、研发热点、技术布局及竞争格局等。研究结果表明,从2011年开始,量子密码技术专利申请量高速增长,目前处于快速增长期;中国是全球量子密码技术研究的主要阵地,其次是美国和日本;国际上排名前三位的申请机构依次为中国的科大国盾、美国的MagiQ科技公司和日本的电气株式会社;技术方向为密钥分配、光子量子通信;技术热点集中在量子密钥分发、量子纠缠、量子安全直接通信和量子秘密共享等。分析结果可为我国量子密码技术研究提供参考,为我国知识产权保护提供建议。

摘要： 文章基于法拉第——迈克尔逊干涉仪的相位编码量子密钥分配(QKD)系统,设计并实现了该系统的参数自动化配置。该系统中的三个参数:同步光输出光强、单光子探测器的门触发时间窗口和相位调制器的调相电压需要根据公共信道的衰减和距离进行配置。通过同步光光强扫描、单光子探测器延时扫描和相位调制器调相电压扫描来实现上述三个参数的自动配置。整个自动化配置过程可以在 1min 内完成,实现了 QKD 系统的快速配置。

摘要： 本文通过容噪量子掷币协议构建一个多方网络抽签系统,该系统能够在噪声量子信道中运行,且具有相对较高的安全性,即抽签的公平性。相比于传统的网络抽签系统,该系统的安全性更高,且可用于量子通信网络。

摘要： 在通信量较大时,传统数字化档案信息安全防护算法受到外界窃取攻击后,会造成通信过程产生较大时延,并降低通信流量速率,针对此问题设计了一种基于量子密码的数字化档案信息安全防护算法。在量子密码学的基础上,将量子比特变换应用在通信协议中,利用Hadamard门和量子受控非门作为通信协议的传输机制,设计安全编码方案网络拓扑结构,确定其中主干信道的容量,利用幺正操作改变粒子形态,实现安全编码,最后规范分发量子密钥过程,优化TLS通信安全连接,实现安全防护算法密码体制的优化。在仿真分析中,设计的算法与传统算法进行测试比较,结果表明,设计算法的网络延时更低,通信流量速率更高,验证了算法的有效性。

摘要： 量子信息具有测量即是一种固有的破坏性过程的特性,这一特征在互补性原则中最为明显,而其互斥性表现为相互不相容的可观测对象不能同时被测量。文章利用此特性首先提出了一个关于量子可证明删除协议的正式定义,接着构造了基于“熵删除”的密码学原语,本质上都允许一个经典可验证的量子可证明删除,该协议允许客户端确信一个样本数据集已被不可信方删除,并且利用全同态加密设计和改进可证明删除协议,它可以在不可信的服务器处理加密数据,处理完成后向客户端证明数据已删除。最后,作为本协议的一个应用构造了量子可证明删除隐私保护方案,研究结果表明,方案能保证个人信息在区块链、云分布存储等应用的永久加密。

摘要： 在量子技术飞速发展的时代,一台能够完全运作的量子计算机可以削弱当今安全数字通信的基础——公钥密码系统,这只是时间问题。黑客组织有朝一日可以利用量子计算机来攻击当前的网络安全系统。本报告基于对全球的量子计算公司的密码学专家、数学家、物理学家和高级管理人员的采访,评估了一台成熟的量子黑客计算机对当今网络安全系统组织的威胁与影响;提出了黑客组织正在进行的“现在收集—以后解密”行为具有重大的网络威胁隐患,并在此基础上分析了“后量子算法”的威胁解决方案,从而呼吁政府及持有敏感信息的企业尽快提高重视,并采取相应的保护措施。

摘要： 基于波分复用技术可以实现量子与经典信号在同一根光纤中共传。由于经典信号与光纤的非线性相互作用引起的噪声会降低量子密钥分配QKD的信噪比,需要采取措施降低经典噪声的影响。与以往对QKD设备侧的改造不同,从光纤传输线路的角度出发,通过对比不同种类光纤的性质,建立波分复用单纤传输量子密钥分配噪声模型,结合诱骗态和有限长安全分析方法,分析了不同种类光纤对共纤QKD背景噪声计数率、安全密钥率和最大安全传输距离等性能的影响。对G.652、G.654和G.655三种光纤的数值仿真结果表明, G.655光纤可以降低共纤QKD的背景噪声计数率, G.654光纤可以增大共纤QKD的安全密钥率和最大安全传输距离,而常用的标准单模光纤G.652对于共纤QKD性能的影响居于三者之间。

摘要： 多方量子签名协议可以满足两人或多人共同为同一消息进行签名,保证协议在量子计算攻击下的安全性。最近,Vandani等提出了一种新型量子签名协议,该协议需要用户和认证机构共同生成最终签名,且不需要纠缠资源。然而,通过分析发现,协议的正确性和安全性存在问题,具体地,签名操作设计的不对易性会导致签名验证出现错误,且签名协议无法抵御验证者的伪造攻击。针对上述问题,本文利用增加对易操作、引入可信任第三方Trent等方法,给出了改进后的协议。分析表明,新协议既保证了多方签名协议的功能性需求,同时也可以抵抗原协议存在的验证者伪造攻击。

摘要： 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。

摘要： 根据现有的量子密码系统存在的缺陷，我们提出了一系列的基于量子光源的新型QKD协议和理论方案，并给出相关理论计算模型，证明新方案无论是在成码率还是安全传输距离上的都具有优势。现代量子密码系统正在向高效、高速、实用化方向发展；从简单的QKD系统，向可集成化，可兼容现有通信网络的量子密钥网络方向发展。

摘要： 量子通信是否是天然保密的,绝对安全的.有人真的研制出了"量子密码机",国内外建立的"量子保密通信网络"到底是什么,在这篇文章中,作者依据密码学基本概念和理论,针对量子密码研究方面所出现的这些观点发表几点看法,认为这些观点有违密码学概念和理论,并指出:量子密码虽可能代表密码学的一个崭新方向,但是量子密码的理论和应用技术研究工作,还存在许多技术难题,任重而道远.

摘要： 量子计算，特别是量子shor算法的提出，使传统密码术的安全性遭到了前所未有的挑战。而量子密码术则从量子力学本身的原理上保证了密钥的安全性。本文讲述了量子密码中常用的BB84协议，偏振和相位两种编码方法，实验的验证以及发展和应用的现状。

摘要： 随着计算机网络技术的持续、快速发展，网络通讯、电子商务、电子政务、电子金融等应用使大家越来越多地依赖网络进行工作和生活，大量敏感信息需要通过网络传输，人们需要对自己的信息进行保护以免被窃取或篡改，密码学为大家提供了有力的保证。用户用一个加密密钥对要保护的数据进行加密，加密后的数据只能被相应的解密密钥恢复，非法用户则因为没有解密密钥而无法取得真实数据。只要通信双方事先协商好密钥就可以在开放的通讯环境中进行秘密通信了。但如果解密密钥被窃取或破译，那么信息的安全就失去保障，而密钥的安全传送正是问题的关键。文章介绍了量子密码术的工作原理、研究的历史和进展，以及当前实际应用的情况。

摘要： 量子密码是信息理论的一个重要方面，它利用量子力学的一些独特性质，突破了传统密码学的限制，能够绝对安全地传送信息。本文简要介绍了量子密码的基本原理和优点，并最后介绍了量子密码技术在军事通信方面的应用前景。

摘要： 本文浅析了对称密钥密码体制和公开密钥密码体制及其存在的不足;介绍了量子密码技术的基本原理及产生机理，分析提出其在军事通信中的两种典型应用，并对该技术军事应用前景进行了分析展望．

摘要： 经典隐蔽通信协议无法实现通信的无条件安全,同时对中间监视人的攻击也不能进行有效的检测。本文将量子密码技术引入隐蔽通信中,利用GHZ三重态的性质对通信双方进行身份认证,在确认身份后利用身份认证阶段共享的冗余光子结合稠密编码实现隐蔽通信,保证了通信的无条件安全性和对窃听的可检测性,同时实现了对信息发送方身份的匿名。将此协议应用于电子现金系统中,很好的满足了银行与客户之间隐蔽通信的需求。

摘要： 提出了一个基于可控隐形传态的量子代理多重签名方案。选择四粒子团簇态作为量子信道，利用可控量子隐形传态的物理特性来实现代理、签名及验证，方案还采用了量子密钥分配和一次一密算法。不同于基于计算复杂性的经典代理多重签名方案，本方案的安全性不受攻击者计算资源的影响，即具有无条件安全性。

摘要： 提出了一个基于可控隐形传态的量子代理多重签名方案。选择四粒子团簇态作为量子信道，利用可控量子隐形传态的物理特性来实现代理、签名及验证，方案还采用了量子密钥分配和一次一密算法。不同于基于计算复杂性的经典代理多重签名方案，本方案的安全性不受攻击者计算资源的影响，即具有无条件安全性。

摘要： 提出了一个基于可控隐形传态的量子代理多重签名方案。选择四粒子团簇态作为量子信道，利用可控量子隐形传态的物理特性来实现代理、签名及验证，方案还采用了量子密钥分配和一次一密算法。不同于基于计算复杂性的经典代理多重签名方案，本方案的安全性不受攻击者计算资源的影响，即具有无条件安全性。

摘要： 随机数序列生成装置(1)包括：半导体激光装置(11)，反复生成每一个脉冲的相位无序的脉冲激光；干涉仪(12)，具有：有互不相同的传输路径长度的第1传输路径(22)和第2传输路径(23)，与输入端(20)一侧连接、输入脉冲激光的第1端口(24)，与输出端(21)一侧连接，输出经由任一的传输路径的脉冲激光的第2端口(25)，以及与输入端(20)一侧连接的第3端口(26)；法拉第镜(50)，与第2端口连接，反射脉冲激光；光电二极管(51)，与第3端口(26)连接，根据由法拉第镜(50)反射的、经由任一的传输路径的脉冲激光的干扰光，输出电信号；以及AD变换单元(53)，基于电信号的信号强度和阈值的大小关系，生成随机数序列。

摘要： 量子位生成单元40生成具有预先确定的量子状态的量子位，量子编码单元70对生成的量子位实施量子编码，第1拟似随机数生成单元60从与量子接收装置200预先秘密共有的秘密共有信息3生成第1拟似随机数，量子调制器80根据第1拟似随机数对经过量子编码的量子位进行量子调制，并发送给量子接收装置200。第2拟似随机数生成单元220与从与上述量子发送装置100预先秘密共有的秘密共有信息21生成上述第1拟似随机数同步，生成第2拟似随机数，量子解调器230根据第2拟似随机数对从量子调制器80接收的量子位进行量子解调。

摘要： 随机数序列生成装置(1)包括：半导体激光装置(11)，反复生成每一个脉冲的相位无序的脉冲激光；干涉仪(12)，具有：有互不相同的传输路径长度的第1传输路径(22)和第2传输路径(23)，与输入端(20)一侧连接、输入脉冲激光的第1端口(24)，与输出端(21)一侧连接，输出经由任一的传输路径的脉冲激光的第2端口(25)，以及与输入端(20)一侧连接的第3端口(26)；法拉第镜(50)，与第2端口连接，反射脉冲激光；光电二极管(51)，与第3端口(26)连接，根据由法拉第镜(50)反射的、经由任一的传输路径的脉冲激光的干扰光，输出电信号；以及AD变换单元(53)，基于电信号的信号强度和阈值的大小关系，生成随机数序列。

摘要： 本申请提供了量子密码装置、量子密钥管理设备和量子密钥中继系统，其中，量子密码装置包括：量子密钥处理模块、第一存储器和第一内存；量子密钥处理模块分别与第一存储器和第一内存连接；量子密钥处理模块至少包括：逻辑固化的硬件执行器件；量子密码装置，用于执行量子密钥操作；量子密钥操作包括：量子密钥加密和量子密钥解密；量子密码装置包括量子密钥加密存储接口和量子密钥加密输出接口；硬件执行器件，至少用于执行量子密码装置所需实现的逻辑中，用于产生量子密钥明文的程序以及用于对量子密钥明文进行操作的程序；量子密钥管理设备中的量子密钥明文仅出现在硬件执行器件中。本申请可以提高对量子密钥的保护。

摘要： 本发明提出了一种后量子密码Crystals Kyber协议的密码系统；针对CrystalsKyber协议设计了一个消耗资源较少的硬件电路结构；根据CrystalsKyber中使用HASH函数的方式，针对性的设计了统一的HASH模块，其中所有的函数都共用一个优化过的硬件核心，有效地减少了资源的使用；包括两个并列的蝴蝶单元的NTT模块使得NTT操作与INTT操作能够共用一份电路，进一步减少了资源的使用；与传统方法相比，本发明能减少控制逻辑的复杂度，节约部分计算资源；本发明模块复用率较高，资源消耗较少，可以有效的部署在很多资源受限的场合。

摘要： 本发明公开了一种实现后量子密码算法Kyber和Saber的融合密码安全处理器。该融合密码安全处理器包括主控逻辑模块、多模系数生成器、哈希模块、可重构的运算模块、密钥封装模块、接口模块和存储模块。本发明所公布的后量子密码算法Kyber和Saber融合密码安全处理器，可以从系数生成，哈希散列函数，核心模乘等方面对Kyber算法和Saber算法进行融合优化。设计了支持上诉功能的多模系数生成器，哈希模块和可重构的运算模块，在最大程度上对密码安全处理器的资源进行复用，达到Kyber算法和Saber算法低资源，高效率实现的目的。

摘要： 本发明公开了一种量子密码与经典密码相融合的一体化加密装置，通过请求接收模块获取非对称密钥请求，在经典密钥生成模块中生成非对称密钥，最后通过密钥加密模块和密钥发送模块对非对称密钥的私钥通过量子密钥进行一次一密的加密处理，生成融合加密内容，并进行安全传输。由于本发明考虑到私钥的绝对安全传输，结合量子保密通信的安全密钥分发技术，对私钥采用量子密码进行一次一密的安全传输，从而将非对称密钥的安全传输等级提高到与量子密钥相同的安全级别。进而实现了提高密钥传输的效率和安全性的目的。

摘要： 本申请提供了认证、量子密钥调用方法、装置及量子密码网络，其中，认证方法应用于量子密码网络中的节点；节点在与邻接节点进行量子密钥分发前，与邻接节点间通过相互的可信性验证；该方法包括：在对节点中的目标共享量子密钥进行存储前，向邻接节点发送第一目标密文；在邻接节点确定第一目标密文中的最新度量日志的哈希值，与节点的认证证书中的哈希特征值相同的情况下，接收到邻接节点发送的用于表征节点中的目标共享量子密钥安全的信息。由于本申请的节点在存储新产生的共享量子密钥前已验证该节点是可信的，因此，可以保证该节点存储的共享量子密钥是安全的。

摘要： 本公开提供了一种基于量子密钥卡的量子密码网络加密通信方法，在量子密码网络中建立设备入网认证服务器；量子密钥卡在入网认证服务器进行注册，获取认证密钥；量子密钥卡进行入网认证，入网认证服务器基于发送入网认证请求的量子密钥卡的认证密钥和基本信息，确定该量子密钥卡是否注册过，如果注册过，通过入网认证，并为量子密钥卡更新入网认证密钥；量子密钥卡获取真随机数据用作加密通信的共享密钥；终端之间利用量子密钥卡获取的共享密钥进行加密通信，本公开降低量子密钥卡为进行加密通信获取共享密钥的网络资源消耗，简化了量子密钥卡之间获得共享密钥进行加密通信时的身份认证过程。

摘要： 本申请提供了认证方法、量子密钥分发方法、装置及量子密码网络，其中，认证方法应用于新接入量子密码网络的节点中的经典通信设备；节点中与经典通信设备连接有QKD设备；包括：向量子密码网络中的认证服务器发送第一待验证信息；在接收到认证服务器发送的用于表征经典通信设备可信的认证证书的情况下，向认证服务器发送第二待验证信息；第二待验证信息是至少对认证证书和QKD设备的身份信息进行加密得到的；至少在第二待验证信息中的认证证书与认证服务器发送给经典通信设备的认证证书相同的情况下，接收到认证服务器发送的用于表征QKD设备可信的绑定认证证书。本申请解决了现有技术中无法确定量子密钥分发的密钥数据来源的可靠性的问题。