Quantum message exchanging network using entanglement swapping and decoy photons

ABSTRACT

We propose a scheme for secure quantum message exchanging network following the idea in entanglement swapping. In this scheme, the  servers of the network provide the service for preparing the Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) entangled states as quantum channels. For preventing the eavesdropping, a security checking method is suggested. After the security check, anyone of the authorized users can  exchange his/her messages with another on the network securely and directly.

INTRODUCTION

The quantum key distribution (QKD) is an ingenious application of quantum mechanics, in which two remote legitimate users (Alice and Bob) can establish a shared secret key through the transmission of quantum signals. Since the first protocol of QKD has been proposed (Bennett and Brassard 1984), a number of QKD protocols have been proposed as well (Ekert, 1991; Bennett, 1992; Bennett et al., 1992; Gisin et al., 2002) and extended to quantum encryption (Boykin and Roychowdhury, 2003; Leung, 2002; Gisin et al., 2002; Zhou, et al., 2007), quantum identification authentication (Mihara, 2002; Li and Barnum, 2004; Zhou et al., 2005), quantum secret sharing (Hillery et al., 1999; Karlsson et al., 1999; Xiao etal., 2004) and quantum secure direct communication (QSDC) protocols (Long and Liu, 2002; Deng et al., 2003; Deng and Long, 2004; Wang et al., 2005; Wang et al., 2005; Li et al., 2006 ). Beige et al. (2002) presented the first QSDC scheme in which the message can be read after the transmission of classical information. Also, pingpong protocol (PPP) was presented by Boström and Felbinger (2002), which allows the encoded bit to be decoded instantaneously in each respective transmission run. However, the PPP supports only one-way communication and contains in itself some limitations (Cai, 2003). A QSDC protocol has at least two important features. The first one is the security. That is to say, it requires the protocol and is secure. The second feature is the directness which requires that the receiver can read out the secret message directly. According to these two features (the definition), the quantum communication protocols shown in Cai (2003) is quantum direct communication protocol, but not secure ones as the receiver cannot check eavesdropping before the secret message is encoded on a qubit.

چکیده

ما یک طرح برای امنیت شبکه پیام های کوانتومی ایمن را پیشنهاد می کنیم که زیر این ایده در مبادله نفوذ است. در این طرح، سرورهای شبکه خدماتی را برای تهیه حالت های گیرنده Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) به عنوان کانال های کوانتومی ارائه می دهند. برای جلوگیری از استراق سمع، یک روش چک کردن امنیت پیشنهاد شده است. پس از بررسی امنیتی، هر یک از کاربران مجاز میتوانند پیام خود را با دیگران در شبکه امن و مستقیما مبادله کنند.

مقدمه

توزیع کلید کوانتومی (QKD) یک کاربرد هوشمندانه از مکانیک کوانتومی است، که در آن دو کاربر از راه دور مشروع (آلیس و باب) میتوانند از طریق انتقال سیگنالهای کوانتومی یک کلید مخفی مشترک ایجاد کنند. از آنجا که اولین پروتکل QKD پیشنهاد شده است (Bennett and Brassard 1984)، تعدادی از پروتکل های QKD نیز پیشنهاد شده اند (Ekert، 1991؛ Bennett، 1992؛ Bennett et al.، 1992؛ Gisin et al.، 2002). به وسیله رمزنگاری کوانتومی (Boykin and Roychowdhury، 2003؛ Leung 2002؛ Gisin et al.، 2002؛ ژو و همکاران، 2007)، تأیید هویت کوانتومی (Mihara، 2002؛ Li and Barnum، 2004؛ Zhou et al. 2005)، به اشتراک گذاری راز کوانتومی (Hillery و همکاران، 1999؛ کارلسون و همکاران، 1999؛ Xiao etal.، 2004) و پروتکل های ارتباطی مستقیم کوانتومی امن (QSDC) (Long and Liu، 2002؛ Deng et al.، 2003؛ دنگ و لانگ، 2004؛ وانگ و همکاران، 2005؛ وانگ و همکاران، 2005؛ لی و همکاران، 2006). بژ و همکاران (2002) اولین طرح QSDC را ارائه داد که در آن پیام را می توان بعد از انتقال اطلاعات کلاسیک خواند. همچنین، پروتکل پینگپنگ (PPP) توسط Boström و Felbinger (2002) ارائه شده است، که اجازه می دهد بیت کد گذاری شده را بلافاصله در هر کدام از پروتکل های مربوطه رمزگشایی شود. با این حال، PPP تنها ارتباط یک طرفه را پشتیبانی می کند و برخی از محدودیت ها را در خود دارد (Cai، 2003). یک پروتکل QSDC دارای حداقل دو ویژگی مهم است. اولین مورد امنیتی است. به این معناست که به پروتکل نیاز دارد و امن است. ویژگی دوم این است که مستحکم است که مستلزم آن است که گیرنده بتواند مستقیما پیام مخفی را بخواند. با توجه به این دو ویژگی (تعریف)، پروتکل های ارتباطی کوانتومی نشان داده شده در Cai (2003) پروتکل ارتباط مستقیم کوانتومی است، اما آنها را امن نمی باشد زیرا گیرنده نمی تواند قبل از اینکه پیام مخفی در یک کوبیت رمزگذاری شود، نمی تواند قبل از ارسال را بررسی کند.

Year: 2012

Publisher : ISSN

By :  Negin Fatahi and Mosayeb Naseri

File Information: English Language/ 7 Page / size: 151 KB

Download

سال : 1391

ناشر : ISSN

کاری از : نگین فتحی و مصیب ناصری

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 7 صفحه / حجم : KB 151

لینک دانلود