量子力學與信息科學的結合產生了量子信息科學。量子信息科學在基本微觀粒子層面上,研究信息的表示、存儲、傳輸和計算。主要包括:量子隨機數(shù)、量子通信（量子密碼,量子隱形傳態(tài)）、量子計算、量子模擬、量子度量學等。量子隨機數(shù)發(fā)生器（QRNG）基于量子力學基本原理產生隨機數(shù),真正具有不可預測性和不可復制性,也被稱為真隨機數(shù)。無論對于經典密碼還是量子密碼,安全的隨機源都是密碼系統(tǒng)的基石,QRNG因其真隨機和高速率在密碼系統(tǒng)中具有廣泛應用。然而,在QRNG實際設備不可信或者不完美的情況下,則需要采用量子隨機性認證方法,來估計實際QRNG協(xié)議或系統(tǒng)中的量子隨機性。量子密碼,嚴格地說是量子密鑰分發(fā)（QKD）,基于量子力學基本原理,提供理論上無條件安全的秘鑰共享方式。這種無條件安全假設竊聽者擁有很強大的物理操作能力和計算能力,甚至可以擁有量子計算機、量子存儲等。然而,實際QKD系統(tǒng)卻面臨很多安全挑戰(zhàn)。由于物理器件與理論模型存在差異,實際QKD系統(tǒng)的光源端、探測器端和編解碼器等都存在諸多安全漏洞。本人的研究主要關注與QRNG和QKD相關的安全問題。一方面,研究在設備不受信或不完美時,QRNG協(xié)議能夠產生多少安... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１電子雙縫干涉實驗

它證實了量子糾纏的存在。事實上，到目前為止，測試量子力學非局??域性關聯(lián)的每一個實驗都證實了這一點［６－１２］。這表明盡管量子力學違反直覺，??但它從根本上說是正確的。圖１．２中給出了一種Ｂｅｌｌ測試游戲示意圖，在Ａｌｉｃｅ和??Ｂｏｂ之間，量子非局域關聯(lián)能夠獲得比經典關聯(lián)更高的分數(shù)［１］。??Ａｌｉｃｅ?????Ｔｉｍｅ?．ｒ?ａ??９ｉｉ００?ｌｅｆｔ?０?、?ＩＸ??９ｈ０１?ｌｅｆｔ?１??９ｈ０２?ｒｉｇｈｔ?１??９ｈ０３?ｌｅｆｔ?１?Ｊ??９ｈ０４?ｒｉｇｈｔ?１??９ｈ０５?ｒｉｇｈｔ?０??Ｂｏｂ??…ｂ??９ｈ００?ｌｅｆｔ?０??９ｈ０１?ｌｅｆｔ?１??９ｈ０２?ｌｅｆｔ?１??９ｈ０３?ｒｉｇｈｔ?１?＿／??９ｈ０４?ｒｉｇｈｔ?０??圖１．２測試量子非局域關聯(lián)的Ｂｄ丨測試游戲示意圖。圖片引自文獻［１］??既然如此，我們可能會問，量子糾纏可否用于超光速地傳遞信息？在回答這??個問題之前，我們先回顧一下信息論的知識。??信息論是一門研宄信息的量化存儲和傳輸通信的科學。１９４８年，信息論之??父香農（Ｃｌａｕｄｅ?Ｅｌｗｏｏｄ?Ｓｈａｎｎｏｎ）在他的文章?“?Ａ?Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ?Ｔｈｅｏｒｙ?ｏｆ?Ｃｏｍ－??ｍｉｍｉｃａｔｋｍ”中做出了可能是二十世紀最著名的應用數(shù)學工作［１３］。在這篇文??章中，香農給出了信息的單位是二進制比特，信息不確定性的大小用熵來度量??丑＝一其中仍是各狀態(tài)的概率。香農的信息論給出了信源壓縮和??３??

圖１．３?（ａ）離散變量ＱＫＤ和連續(xù)變量ＱＫＤ示意圖；（ｂ）當前最先進的離散變量ＱＫＤ裝置；??（ｃ）當前最先進的連續(xù)變量ＱＫＤ裝置；（ｄ）當前主流ＱＫＤ協(xié)議及裝置能實現(xiàn)的安全??密鑰率對比

【參考文獻】：
期刊論文
[1]量子隨機數(shù)發(fā)生器[J]. 周泓伊,曾培.  信息安全研究. 2017(01)
[2]量子科學實驗衛(wèi)星——“墨子號”[J]. 彭承志,潘建偉.  中國科學院院刊. 2016(09)
[3]量子信息技術縱覽[J]. 周正威,陳巍,孫方穩(wěn),項國勇,李傳鋒.  科學通報. 2012(17)

博士論文
[1]光纖量子密鑰分配關鍵技術研究[D]. 王雙.中國科學技術大學 2011
[2]量子密碼與量子中繼研究[D]. 銀振強.中國科學技術大學 2010
[3]光纖量子密鑰分配的實驗研究[D]. 陳巍.中國科學技術大學 2008



本文編號：3093369