基于PON网的混沌加密量子签名机理研究

As an important field in quantum information science, quantum network communication has made a rapid development in recent years. PON network, a critical technology of the access network, has already occupied a large market share. It is also a means of integration of optical networks and quantum communication. The project is planned to design quantum signature schemes in the PON network to solve the security problems and efficiency. The content includes: solving the security problems by the employment of the characteristics such as pseudo-random, non-periodic and topology of the chaotic algorithms and indistinguishable from non-maximally entanglement states; improving the efficiency by enlarging the channel capacity based multi-degree and measurement operations. Furthermore, based on hyper-entanglement swapping features of quantum states, quantum teleportation is implemented twice to eliminate non-perfect quantum channel noise, reducing the complexity of decoding to solve the problem of the efficiency of the quantum signature from another angle. Research on the quantum signature in the PON network, the use of low-cost PON network scalability features, and promote of practical quantum communication, will enrich the field of research, with good academic significance and application prospects.

量子网络通信是量子信息科学的一个重要研究领域，近年来在理论研究和实验研究上发展迅速。PON网络作为接入网的一种关键技术，目前已经趋于成熟且在市场上占有一定份额，它是光网络与量子通信融合的一种途径。本项目拟通过在PON网络上设计量子签名方案的思路解决通信安全及其效率。内容包括：利用混沌算法的伪随机性、非周期性和拓扑传递等特性以及非最大纠缠态的不可区分性解决PON网络的安全问题；通过构造多自由度的超纠缠态及其测量操作提高通信系统的信道容量，解决通信系统的传输效率问题；根据超纠缠量子态的纠缠交换特点，两次量子隐形传态消除非完善量子信道的噪声，降低接收端解码的复杂度，从另一个角度解决量子签名效率问题。对PON网络上量子签名技术的研究，利用PON网络的低成本、可扩展性特点，促进量子通信的实用化进程，将丰富量子通信领域中的研究成果，具有良好的学术意义和应用前景。

量子网络通信是量子信息科学的一个重要研究领域，近年来在理论研究和实验研究上发展迅速。在PON网络上设计签名方案的思路解决通信安全及其效率，为量子网络通信安全认证提供了新颖且有效的解决方案。本项目主要利用混沌算法的伪随机性、非周期性和拓扑传递等特性以及非最大纠缠态的不可区分性解决量子签名中的若干安全问题。主要研究成果包括:(1) 基于连续变量的仲裁量子签名方案，使签名在有损信道中具有更高容量的通信；(2) 基于混搭纠缠态的量子盲签名方案，提出了抵御存在性攻击的方法，保护了消息真实性；(3) 基于混沌密码的高容量量子盲签名，提高了签名的效率；(4) 基于超纠缠态的量子群代理签名方案，可防止伪造和抵赖。上述成果将丰富量子通信领域中的研究成果，对量子安全通信具有良好的学术意义和应用前景。