量子保密通信测评与标准化发展分析

基于量子密钥分发（QKD）的量子保密通信（QSC）是未来提升信息安全保障能力的有效解决方案之一。随着量子保密通信实验网络建设和试点应用的发展,相关测试评估和标准化的需求日益明显。在介绍量子保密通信技术原理和系统架构的基础上,探讨量子保密通信系统的测试评估方法和标准化研究最新进展,进一步分析了量子保密通信测评与标准化目前存在的典型问题,最后对其未来发展前景进行了展望。     

量子器件与量子信息技术

从信息社会的发展分析提出了量子器件及量子信息技术产生和发展的必然性,介绍了谐振隧穿器件、单电子器件、电子波导晶体管等纳米电子器件及其特点,对量子激光器和量子信息技术及其性能作了简要介绍,并给出了应用前景.     

量子信息技术及其应用探讨

近十几年来,基于在数据传输安全性、传感测量灵敏度和精确度、量子计算的并行性等方面的特殊技术优势,量子信息技术得到了快速发展。量子信息技术将为提升国家信息技术水平、增强国防实力等提供非常重要的基础支撑,尤其在研发新一代信息对抗武器方面具有非常重要的战略和战术意义。密切关注量子信息技术的研究现状、应用前景和发展趋势等具有十分重要的实际意义。     

量子雷达应用述评

量子雷达是一种利用量子现象进行目标状态感知与信息获取的远程传感设备,采用微波量子或光量子进行探测,利用量子特性提高其探测、识别和分辨目标的能力。作为一种新概念雷达,量子雷达可以突破标准量子极限并逼近海森堡极限,具有突破传统雷达在探测和成像等方面性能极限的潜力。总结了量子雷达基本概念、研究进展等情况,综合分析了目前研究的初步结论,预测了当前可能的应用方向,最后梳理了量子雷达的重点研究方向。     

量子测量技术与产业发展及其在通信网中的应用展望

量子测量技术近年来备受关注。对量子测量技术的特征、分类及研究进展进行了介绍,分析了国内外量子测量产业发展和市场趋势,最后对量子测量技术在通信网中的应用给予了展望,并给出发展建议。     

后量子密码迁移研究

量子计算技术对传统密码算法安全性的威胁非常大。在量子计算模型下,公钥密码将被破解,对称密码和杂凑密码的安全性将减半。研究和应用抵抗量子计算攻击的密码技术日趋紧迫,美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology,NIST）于2022年7月遴选出4种拟标准化的候选算法。随着算法标准化进程接近尾声,后量子密码迁移活动被提上日程。就该领域展开系统性研究,归纳总结主流的后量子密码迁移问题、方案、技术和方法等,并以政务云平台系统进行后量子密码迁移为例进行阐述,为后续的密码应用迁移提供参考。     

量子信息安全技术

自从BB84量子密钥分配协议提出以来，量子加密技术得到了迅速发展，以加密技术为基础的量子信息安全技术也得到了快速发展。为了更全面地、系统地了解量子信息安全技术当前的发展状况和以后发展的趋势，文中通过资料查新，以量子加密技术为基础，阐述了量子密钥分配协议及其实现、量子身份认证和量子数字签名、量子比特承诺等多种基于量子特性的信息安全技术的新发展和新动向。     

量子密码学的应用研究

文中首先对量子密码学作了简单的介绍,给出了量子密钥所涉及的几个主要量子效应,接着较为详细地阐述了国内外量子密码学发展的历史,给出了量子密码学研究的几个课题：量子密钥分配、量子签名、量子身份认证、量子加密算法、量子秘密共享等,并分别加以简单的说明并详细地分析了阻碍量子密码实用化的几个因素。最后对量子密码学的发展做了展望。     

量子雷达技术发展与展望

量子雷达是一种利用量子现象进行目标状态感知与信息获取的远程传感设备。通过引入量子增强策略,量子雷达的测量可以突破标准量子极限并逼近Heisenberg极限。首先,探讨量子力学在信息获取、传播和处理过程中的推进作用和量子远程传感器的应用需求;随后,着重介绍量子雷达的基本概念和原理,包括量子干涉测量、量子激光雷达和量子照明,对3种量子雷达体制的性能进行了分析;此外,分析量子雷达的技术要点,如量子纠缠源、量子信号的调制与检测、量子雷达的结构以及未来发展方向。     

球形量子点量子阱中的电子拉曼散射研究

本文对HgS/CdS球形量子点量子阱中的电子拉曼散射进行了研究;推导了拉曼散射截面的表达式,给出了有关的选择定则,获得了丰富的拉曼散射谱线,给出了相邻能级差对于不同阱宽的色散图谱并对谱线特点进行了分析和讨论,讨论结果直接给出了电子的重要微观信息。     

面向可靠性的CNOT量子线路最近邻综合

在噪声中等规模量子(NISQ)设备上,量子线路可靠性受到量子噪声的影响。为了实现CNOT量子线路在量子芯片上高效可靠的执行,以相邻量子位交互错误率为权重,给出了计算最小Steiner噪声路径长度的代价度量方法,提出了噪声感知的CNOT量子线路最近邻综合算法。实验结果表明,与现有方法相比,所提出的综合算法在保证线路可靠性的前提下,有效地降低了综合过程中所使用CNOT门的数量, CNOT门代价的平均优化率达到27.7%,其中200门级的CNOT量子线路优化率达到了93.79%。     

量子神经元特性研究

量子神经计算是传统神经计算自然演化发展的产物，它有可能成为新的信息处理技术。本文介绍了与量关的量子计算基础，描述了一种量子神经元模型，提出了一种量子学习算法，通过理论推导和仿真证明了算法的收敛性并给出了几种收敛特性曲线.应用量子计算方法分析了该量子神经元模型的量子逻辑运算功能,分析和实验证明了单个量子神经元能实现经典神经元无法实现的XOR函数,并具有与两层前向神经网络相当的非线性映射能力.     

面向后量子密码算法的哈希签名方案

基于哈希的签名方案是后量子密码标准化程度最高的算法,但由于该类方案的一些技术特点和限制,在实际中的应用还处于探索实践阶段。因此,发现并解决应用基于哈希的签名方案的限制和困难对于其广泛应用是非常有必要的。首先概述了基于哈希的签名方案的产生及演变,对目前已标准化的方案进行了横纵对比分析;其次使用国产SM3算法实例化FIPS205中底层的哈希算法,给出了初步的实验结果和对比分析,进一步表明SM3实例化SPHINCS+方案的可行性,推进我国无状态的基于哈希的签名方案的标准化进程;最后对基于哈希签名方案的应用进行了总结和建议,为其广泛应用和后量子密码迁移提供参考。     

基于矩阵初等变换的四量子比特可逆电路综合算法

 量子可逆电路实现信息变换的过程可用一个酉矩阵算子表示,采用酉矩阵表示量子可逆电路能更好地反映量子系统的演化,体现量子计算所特有的属性.本文提出基于矩阵初等变换的4量子比特可逆电路综合算法.该算法恰当地利用量子电路的矩阵表示及变换和邻接矩阵的电路转化规则,总能以较小的量子代价综合出任意给定置换的4量子比特可逆逻辑电路.     

量子通信网络安全性研究

随着量子通信的发展，安全问题引起了人们的极大关注。本文分析了量子通信网络安全的意义，并从密钥分发技术、量子加密技术和量子认证技术三个方面归纳了国内外量子通信安全问题的研究进展情况。最后，基于对量子通信网络安全存在的问题，指出了今后该领域的研究方向。     

量子通信网络发展概述

量子通信是基于量子力学原理的安全通信技术,能保证通信双方信息传输在理论上的绝对安全性。近年来,该项技术及其工程实现受到美国、欧盟、中国、日本等诸多国家和地区的重视。随着该技术实用化的推进,量子通信正在由点对点通信应用走向网络化应用,包括局域网和广域网应用。覆盖全球的广域量子通信网也在研发之中。详细分析了目前世界主要国家试行的量子通信网络,并简述了各国的量子通信卫星研发计划。     

纠缠交换的量子回路实现

自从量子纠缠态及隐性传态理论提出以来,量子纠缠技术和隐性传态技术得到了迅速发展.量子隐性传态在技术上保证了量子通信的绝对安全,量子隐性传态是基于量子纠缠交换提出的.文章阐述了量子隐形传态及量子纠缠交换的基本理论,给出了一种基于Bell态实现量子纠缠交换的量子回路,该回路结构简单,易于实现.     

Fock空间算符表示在量子swapping研究中的应用

我们利用多模Fock空间线性量子变换理论，讨论了量子信息实验，如swapping，提出了一种研究量子信息实验的有效方法，并利用Fock空间升降算符给出了基本实验器件的算符表达式。     

低轨道量子卫星通信时分交换方案及性能分析

为解决低轨道量子卫星覆盖范围下,多个量子用户的接入与信息传输问题,提出了一种多波束时分量子交换方案,并详细给出了时分量子卫星交换机的工作原理。在不同的通信时隙上,为用户分别建立量子纠缠信道并进行量子信息传送。为克服星地链路及星际链路的时延问题,提出了基于量子信道字的交换和传输方法,从而降低单时隙量子比特传输的平均时延。系统性能分析与仿真结果表明,时隙个数、量子信道字长是影响系统的用户数量、吞吐量、呼损指标的关键因素。在一定的信道条件下,通过对这些系统参数进行合理设计,能够满足特定量子卫星系统的服务需求。     

量子移动互联通信传输及路由协议研究

构建了量子无线通信网络模型,通过中继点两端量子信道的建立获得源端所发出的信息,实现多级量子无线网络信息的传输;基于经典认证,采用量子隐形传态和纠缠交换技术传输携带信息的量子态,实现了无线通信网络的身份认证;结合Grover量子搜索算法,在限定跳数内搜索路由度量最大的路径作为目标解径,避免了量子信道因纠缠量子对的消耗而断开,保证了成功率,降低了量子通信网络的计算量,使路由搜索快速收敛.