隨著電商時代的來臨,經(jīng)典通信在信息速率和安全性方面面臨極大挑戰(zhàn)。而量子通信由于通信效率高、信息容量大和無條件安全的特性,逐漸成為通信領(lǐng)域的研究熱點。本文以非最大糾纏量子態(tài)為信道,研究了三個量子安全通信方法。主要研究內(nèi)容如下:（1）提出了一種基于蝶形量子網(wǎng)絡(luò)編碼的高維多粒子態(tài)遠程制備方案,該方案中制備的信道可應(yīng)用于多方量子密鑰協(xié)商方案。與已有的態(tài)制備方案相比,該方案使用非最大糾纏量子態(tài)作為通信信道,具有較好的環(huán)境適應(yīng)性;通過信道調(diào)制獲取目標信道,提高了方案的可靠性與穩(wěn)定性。此外,該方案采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù),用于提高信息的傳輸效率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。（2）提出了一種基于非最大糾纏四比特團簇態(tài)的多方量子密鑰協(xié)商方案。由于方案采用了半正定算子測量,所有參與者應(yīng)在原始密鑰序列中選擇測量成功公共位置的子密鑰作為最終的協(xié)商密鑰,無需執(zhí)行復雜的多粒子聯(lián)合測量,降低了對物理設(shè)備的要求。與現(xiàn)有的量子密鑰協(xié)商方案相比,該方案不但能夠?qū)崿F(xiàn)共享密鑰的公平協(xié)商,同時具有抵御攻擊的安全性能,為研究實際通信場景中多方量子密鑰協(xié)商提供了新思路。（3）提出了一種基于高維非最大糾纏貝爾態(tài)的多方量子密鑰協(xié)商方案。鑒于三比特以上的量子糾... 

【文章來源】：蘇州大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１量子通信技術(shù)??量子隱形傳態(tài)（ＱＴ）能夠?qū)崿F(xiàn)未知量子態(tài)的遠程傳送

旌于非最大糾纏信道的若Ｔ暈子安全通信方案設(shè)計?第＾卓最子信息學基礎(chǔ)知識??安全性以及較強的抗干擾能力，同時也促進了量子通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，如量子隱??形傳態(tài)、量子態(tài)制備、量子安全直接通信和量子密碼通信等，如圖２．１所示。??—?Ｃ?＾??量子隱形傳態(tài)???／??ｆ?Ｎ??置子遠程態(tài)制備??＼?ｙ??置子通信技術(shù)????量子安全直接通信?廠?—??量子密鑰分酉己??／■?＂Ｎ??量子密碼學????（???＿＿???Ｌ?量子密鑰協(xié)商??Ｖ?／??圖２．１量子通信技術(shù)??量子隱形傳態(tài)（ＱＴ）能夠?qū)崿F(xiàn)未知量子態(tài)的遠程傳送。１９９３年，Ｂｅｎｎｅｔｔ等人??ｍ欠提出使用ｅｐｒ?qū)徒?jīng)典迪信實觀未知ｈｔ了態(tài)隱形傳送的理論方案，ｋ耍思想為：??粒子１是待傳量子態(tài)，Ａｌｉｃｅ與Ｂｏｂ共享粒子２和３構(gòu)成的ＥＰＲ糾纏對，且粒子３屬??于Ｂｏｂ。Ａｌｉｃｅ的目標足將未知粒子１的狀態(tài)傳送給Ｂｏｂ，而并＋是傳送粒了本訃。??借助經(jīng)典信道，Ａｌｉｃｅ把對粒子１和２的測量結(jié)果發(fā)送給Ｂｏｂ，最后Ｂｏｂ根據(jù)經(jīng)典信??息對粒子３執(zhí)行相應(yīng)的局域操作以獲取目標形式，如圖２．２所示。??經(jīng)典通信??Ａｌｉｃｅ??？?Ｂｏｂ??一?ｚ?？?？?．、、＾??粒子?Ｉ?粒子２?粒子３??ＥＰＲ對??圖２．２量子隱形傳態(tài)??與量子隱形傳態(tài)不同，在量子遠程態(tài)制備（ＲＳＰ）中，發(fā)送方已經(jīng)偵先掌握了目??標態(tài)形式，通過實施幺正變換及量子測量等操作能夠使遠程的接收力＇獲得Ｈ丨�。瑁�?ｒ？態(tài)。??自Ｌ〇［ｕｉ提出第一個量子遠程態(tài)制備方案以米，這？研宄課題引起／廣泛關(guān)注。到Ｈ??前為止，相繼提出了

［｜４１等。在經(jīng)典的態(tài)制備方案中，發(fā)送方獨自掌握目標態(tài)的全部信息，??具有一定安全隱患。因此，產(chǎn)生了聯(lián)合遠程態(tài)制備［５９］（ＪＲＳＰ）的概念，由只掌握部分??信息的多位發(fā)送者合作為遠程的接收者制備目標量子態(tài)。??隨著量子通信技術(shù)的日益進步，網(wǎng)絡(luò)通信行為成為了必然的研究趨勢。當前互聯(lián)??網(wǎng)通信存在著網(wǎng)絡(luò)安全攻擊及數(shù)據(jù)流量過大導致網(wǎng)絡(luò)故障等諸多問題，很多學者認為??擁有絕對安全性和高速計算能力的量子通信有很大的研宄潛力。仿照傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的編碼??思想，產(chǎn)生了量子網(wǎng)絡(luò)編碼的概念傳統(tǒng)的蝶形網(wǎng)絡(luò)如圖２．３（ａ）所示，其中Ｍ與??Ａ／：連接的是公共通信的瓶頸信道，當信息傳輸量過大時會引起網(wǎng)絡(luò)擁塞與等待時延。??采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)后，網(wǎng)絡(luò)中的中間節(jié)點不但能夠存儲和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，而且具有整合數(shù)??據(jù)流及編碼的功能，有益于擴大原始蝶形網(wǎng)絡(luò)中瓶頸信道的容量和增加通信網(wǎng)絡(luò)的吞??吐量，如圖２．３（ｂ）所示。??（ａ）?ｚ（ｂ）??義?１?＾２??Ｘ，?？?ｘ２??ｐｉ?＾??？?？?？?？??－Ｖ２?Ｘ，??圖２．３對蝶形網(wǎng)絡(luò)（ａ）進行網(wǎng)絡(luò)編碼（ｂ）??此外，量子密碼通信有兩個重要的分支：量子密鑰分發(fā)［６Ｑ］和量子密鑰協(xié)商［３５］－［４７］。??量子密鑰分發(fā)和量子密鑰協(xié)商是量子密碼研宄中的兩個主要分支，其目的都是允許參??與者通過不安全的信道共享一組密鑰信息，但兩種方案所采用的方式卻大不相同。在??量子密鑰分發(fā)中，只有一名參與者決定密鑰并將其分發(fā)給其他參與者。而量子密鑰協(xié)??商則是由所有的參與者共同決定密鑰的生成，并且共享密鑰不能由參與者的任何子集??決定。例如在一個兩方量子密鑰協(xié)商方案中，參與者Ａｌｉｃｅ擁有私人密鑰々１，而另一??個

【參考文獻】：
期刊論文
[1]量子直接通信[J]. 李熙涵.  物理學報. 2015(16)
[2]Analysis of Information Leakage in Quantum Key Agreement[J]. 劉勝利,鄭東,陳克非.  Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2006(02)



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