【摘要】：隨著信息化的高速發(fā)展,各種應用都離不開信息的交互。在信息交互的過程中,最重要的就是要保證信息傳輸?shù)陌踩�。在傳統(tǒng)密碼學中,多采用計算復雜性問題來保證密碼分發(fā)的安全性,然而,量子計算機的快速發(fā)展,給傳統(tǒng)的密碼技術帶來了巨大的威脅。與傳統(tǒng)通信相比,基于量子密鑰分發(fā)(Quantum Key Distribution,簡稱為QKD)的量子保密通信有著無條件的安全性,因此得到了越來越多研究者的關注。在實際的QKD系統(tǒng)中,由于量子態(tài)在傳輸過程中會受到噪聲等因素的影響,為了提高QKD系統(tǒng)的密鑰率,研究量子態(tài)在量子信道中的傳輸特性具有重要的意義�；诖�,本文重點研究量子信道的參數(shù)估計及其非馬爾科夫性。首先,論文簡要介紹了國內外量子保密通信的發(fā)展現(xiàn)狀以及量子信道參數(shù)估計的研究現(xiàn)狀;介紹了量子保密通信的理論基礎知識,包括量子力學的五大公設、海森堡不確定性原理、未知量子態(tài)不可克隆定理;給出了兩種典型的量子密鑰分發(fā)協(xié)議,典型的量子信道模型,并簡單介紹了開放量子系統(tǒng)等背景知識。其次,以Pauli信道為例,研究了量子信道的參數(shù)估計。將最大似然估計法應用于量子Pauli信道的參數(shù)估計中,研究了在擴展信道下,輸入量子態(tài)為糾纏態(tài)時的量子費希爾信息(Quantum Fisher Information,簡稱為QFI)。分析表明,當輸入為最大糾纏態(tài)時,參數(shù)估計系統(tǒng)的量子費希爾信息最大,參數(shù)估計的精度最高。在實際應用中,由于信道的作用粒子會發(fā)生損耗,因此,本文研究了糾纏對中一個粒子損耗對量子費希爾信息的影響,并與無粒子損耗的情況進行了對比。結果表明,當量子態(tài)在傳輸過程中發(fā)生粒子損耗時,會使量子費希爾信息矩陣對角線元素的數(shù)值增大兩百倍。第三,基于非馬爾科夫退偏振信道模型,研究了量子信道的非馬爾科夫性。本文首先分析了偏振態(tài)通過退偏振光纖量子信道的保真度,分析結果驗證了系統(tǒng)的非馬爾科夫性。同時,對非馬爾科夫退偏振信道下的BB84 QKD系統(tǒng)的量子比特錯誤率(Quantum Bit Error Rate,簡稱為QBER)進行了分析和仿真。結果表明,在非馬爾科夫退偏振信道下,當系統(tǒng)與環(huán)境耦合度較大時,QBER呈現(xiàn)出振蕩變化,從而有多個QBER滿足安全要求的區(qū)域,這對設計偏振補償系統(tǒng)和估計安全傳輸距離提供了參考意義。最后,對全文進行了總結,并對以后的工作方向提出了展望。
【圖文】：

信道θε 用 Kraus 算符表示為：3 0( )i i iiθε ρ θσ ρσ== ∑ ρ是輸入量子態(tài)的密度算符，1 2 0 0 1 0 , , 1 1 0 0 iiσ σ = = 0 ，0 1 2 3θ + θ + θ + θ=1�？梢杂� Bloch 球來表示[39]，如

信息矩陣不大于 RLD 算符對應的量子 Fisher 信量子 Fisher 信息前提下的輸入態(tài)分析量子 Fisher 信息是用來度量信道參數(shù)估計精估計精度的上限，就需要使量子 Fisher 信息系統(tǒng)的輸入量子態(tài)。本小節(jié)將 Pauli 信道進過研究不同糾纏態(tài)下的量子 Fisher 信息，證入態(tài)。了 Pauli 信道的模型，在 Pauli 信道參數(shù)估計道得到更多的量子 Fisher 信息。因此，為了提高復合量子系統(tǒng)[45]。在統(tǒng)計參數(shù)估計理論中，展方式是 Id:θε ρ ρΗ Η Η Η → ，其中Id 是恒:ρ ρΗ Η Η Η→ 。這里，選擇第一種信道擴展方
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O413;TN918

【參考文獻】

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1 梁創(chuàng),符東浩,梁冰,廖靜,吳令安,姚德成,呂述望;850nm光纖中1.1km量子密鑰分發(fā)實驗[J];物理學報;2001年08期

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1 李雁爭;;京滬干線全線貫通 量子通信產業(yè)化提速[N];上海證券報;2017年

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本文編號：2649147