【摘要】：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,信息的安全傳輸愈發(fā)重要。在現(xiàn)有的計算能力下,傳統(tǒng)基于數(shù)學(xué)難解問題的經(jīng)典密碼系統(tǒng)正在遭受嚴峻的挑戰(zhàn)。量子信息技術(shù)的出現(xiàn)為解決這一問題提供了可能。量子保密通信是將量子疊加以及量子糾纏等獨特物理性質(zhì)和經(jīng)典信息理論相結(jié)合的一種新型通信方式,其安全性由量子力學(xué)特性所保證,以經(jīng)典理論無法實現(xiàn)的方式安全的傳輸信息。目前,量子通信理論已成為國內(nèi)外研究熱點,相關(guān)的基礎(chǔ)理論和實驗研究獲得了飛速的發(fā)展。本文主要研究非對稱量子通信的相關(guān)理論,內(nèi)容包括量子隱形傳態(tài)(Quantum Teleportation,QT)和遠程態(tài)制備(Remote State Preparation,RSP)。其中,對量子遠程態(tài)制備的研究側(cè)重于完成多方量子比特的安全傳輸,對量子隱形傳態(tài)的研究則聚焦于實現(xiàn)特定的應(yīng)用。論文的主要工作如下:1、研究單向、雙向、非對稱以及環(huán)形的量子隱形傳態(tài)和量子遠程態(tài)制備等量子通信協(xié)議。通過對協(xié)議中涉及到不同的量子信道(糾纏態(tài))的特點和優(yōu)勢進行總結(jié)和歸納,提出了一個產(chǎn)生糾纏的新方法,可用于隱形傳態(tài)和遠程態(tài)制備的多方量子通信。作為新方法的應(yīng)用之一,本文設(shè)計了一種新型的量子安全通信,即環(huán)形遠程態(tài)制備。首先提出了一個四方單比特態(tài)的控制環(huán)形RSP協(xié)議,然后將它擴展成制備任意量子態(tài)的多方控制環(huán)形RSP。同時指出,先前的雙向和非對稱協(xié)議可以看作是本文環(huán)形RSP協(xié)議的一種更簡單的形式。2、量子隱形傳態(tài)大多都使用最大化糾纏態(tài)作為量子信道,但最大化糾纏資源只存在于理想情況下。研究了非最大化糾纏信道的量子隱形傳態(tài),基于非最大化糾纏GHZ態(tài)提出了一個新型的概率控制隱形傳態(tài)方案。通過引入多參數(shù)通用測量,可以根據(jù)量子信道參數(shù)調(diào)整測量基參數(shù),進而實現(xiàn)最佳的成功概率。加入了量子控制者,使方案具有更高的靈活性。同時該方案可以被擴展到接收者沒有足夠量子能力的半量子通信情況,進一步擴大了概率隱形傳態(tài)的應(yīng)用范圍。
【圖文】：

圖 2-8 CNOT 門1 0 0 00 1 0 00 0 0 10 0 1 0CNOTU . 述如下：假如控制量子比特置為 為 1，目標量子比特將翻轉(zhuǎn)。具體 00 ，0 1 01 ，10 11 ，11 的方法是將其視為經(jīng)典異或門的推其中 是模 2 加法，相當(dāng)于控制存在目標量子比特當(dāng)中。的信息，就需要對量子態(tài)進行測量

稱方案的一種特殊形式，環(huán)形方案也被考慮作為目標方案的一種新思路。通過對 Chen等人[23]提出的三方環(huán)形量子隱形傳態(tài)方案進行探索和分析，思考能否將三方擴展到多方，從而實現(xiàn)一個多方的環(huán)形方案？基于該想法，結(jié)合量子通信協(xié)議的研究與分析，發(fā)現(xiàn) Li 等人[21]使用九比特糾纏態(tài)提出的雙向量子隱形傳態(tài)和 Nie 等人[22]使用七比特糾纏態(tài)提出的非對稱量子隱形傳態(tài)方案中的量子信道存在一些規(guī)律。利用這些規(guī)律，提出了一個產(chǎn)生糾纏的新方法，，可用于隱形傳態(tài)和遠程態(tài)制備的多方量子通信。作為新方法的應(yīng)用之一，設(shè)計了一種新型的量子安全通信，即環(huán)形 RSP。在本章首先提出了一個四方單比特態(tài)的控制環(huán)形 RSP 協(xié)議，然后將它擴展成制備任意比特態(tài)的多方控制環(huán)形 RSP。同時在方案中指出：先前的雙向和非對稱協(xié)議可以看作是我們環(huán)形RSP 協(xié)議的一種更簡單的形式。3.2 量子通信協(xié)議的研究與分析3.2.1 單向量子通信簡單來說，單向量子通信就是通信雙方 A 和 B，A 作為發(fā)送者，B 作為接收者，利用 A 和 B 共享的糾纏信道，A 給 B 隱形傳輸量子比特的過程。如圖 3-1 所示。
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O413;TN918

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本文編號：2614066