量子通信技术的应用与展望

阐述量子通信技术的特点、技术难点、量子通信技术的发展运用前景，包括创建量子通信网络、通信模式中的星地通信、量子中继、量子保密通信技术。     

一种新的量子纠缠无线中继模型及RQCP协议研究

无线量子通信是未来量子通信系统的重要组成部分,而量子纠缠中继则是无线量子通信的关键技术之一.然而,由于在无线信道上存在各种干扰和噪声,使得量子纠缠态远程传送的实现正面临很大的困难,为此,本文提出了基于移动终端和移动基站的两种量子纠缠中继方案,建立了量子无线通信网络的分层结构,给出了量子纠缠态无线传输的路由协议(RQCP).分析结果表明,即使在量子通信终端之间没有共享EPR纠缠对的情况下,本模型同样可以完成量子态的无线传输,并且其传输时延与链路的无线跳数无关.因此,从传输时延的观点来看,该中继方案和协议是最优的.     

量子保密通信应用服务体系研究

基于量子密钥分发（quantum key distribution,QKD）的量子保密通信能够应对量子计算带来的安全挑战,现已进入产业规模应用阶段。然而,受QKD网络架构及服务能力的制约,现有体制无法满足未来量子保密通信在业务多样化、用户规模化、应用泛在化等方面的发展需求。针对此问题,提出量子保密通信应用服务体系架构模型及机制,实现量子密钥的统一管理并支持各类用户设备及业务应用以各种方式灵活、安全地获取量子密钥。该系统通过引入量子安全服务层将QKD网络与上层应用解耦,有效协调了QKD网络发展与保密通信业务发展两个方面,有利于促进量子保密通信大规模应用落地。     

基于可信控制中心的量子密钥中继方案

提出了一种利用可信控制中心以及可信量子中继服务器进行量子密钥中继传输的实现方案。在设计可信中继点协议上采用了量子密钥一次一密的加密算法,在组建可信中继网络时,利用可信控制中心来保证接入中继的可信性与安全性,并把用户地址隐藏于已加密的量子信息数据中,只有合法的可信用户才能解密并进行信息传输。实验结果表明,用户之间即使没有量子信道直接相连,仍然可以利用可信中继网络进行量子密钥长距离的安全传输,该量子密钥中继方案是可行的。安全性分析表明,在传输过程中,攻击者无法获取到真正有用的量子密钥信息。     

量子通信技术研究现状

量子通信是当今最具挑战性的科技之一,是指通过量子纠缠效应实现信息传输的一类通信技术。20世纪90年代,在美国和欧洲等地进行了大量量子通信技术的研究和应用,且量子网络为下一代的计算机技术发展指明了具有远景的走向。本文着重梳理了量子通信技术的应用、发展历程,介绍了量子通信技术在银行、支付系统及通信网络的应用。当前,面对我国信息通信技术的快速迭代升级,加强量子通信技术的研发投入对我国而言具有重大的战略价值,同时对保障我国总体国家安全具有不可忽视的重要意义,因此了解当下面临的技术瓶颈及其未来产业应用方向同样重要。     

量子保密通信技术及应用研究综述

从量子保密通信的关键技术出发,分析了量子保密通信技术及量子密钥分发技术(QKD)的概要介绍。对量子保密通信的网络架构进行了详细的说明,从而引申出量子保密通信在政务专网、金融网、电子档案等各方面的场景应用,并为量子保密通信网络建设提供了建设策略。     

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。     

量子保密通信研究进展与安全性分析

量子保密通信基于量子密钥分配和“一次一密”加密体制,能够提供无条件安全性保证,成为学术界和产业界研究关注的焦点.在介绍量子保密通信协议原理、关键器件和网络架构的基础上,重点分析了实际量子密钥分配系统的安全漏洞、攻击手段和安全性对策以及测量设备无关量子密钥分配技术研究进展,并对量子保密通信技术的安全性挑战、发展方向和应用前景进行了展望.     

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.     

量子通信城域网设备部署及应用的研究

依托量子通信城域网对量子网关设备产生的密钥进行网络分发,确保两地之间密钥分配的绝对安全,为用户提供加/解密密钥,实现数据传输的安全可靠。同时,随着国家《GB/T22239-2019信息安全技术网络安全等级保护基本要求》等保2.0的发布,探索量子通信城域网的部署变得尤为重要。因此,以量子通信技术为出发点,通过对量子通信城域网网络架构、设备部署、安全防护以及在政务方面的应用研究,提出了量子城域网相应的部署方案。     

通信波段稀土离子掺杂固态量子存储进展

量子互联网是实现多方量子通信、分布式量子计算等量子信息技术的重要基础,量子存储器作为实现互联网的重要部件,对量子信息技术的发展、应用具有举足轻重的作用。如今遍布全球的光纤网络已经是信息传输的有力载体,通信波段的量子存储器因容易嵌入到当前的光纤网络中而备受重视。聚焦于稀土离子掺杂固态体系的通信波段光量子存储,首先介绍稀土离子掺杂固态量子存储的基本原理,包括稀土掺杂材料特性以及存储协议等,然后介绍目前的研究现状,最后简要分析其未来的发展趋势,并对量子互联网的构建做出展望。     

Overview of quantum key distribution metropolitan optical networking technology

Quantum key distribution is a basic implementation technology of quantum communication,which provides a secure key distribution method.With the maturity and development of point-to-point quantum key distribution technology,multi-point to multi-point quantum key distribution networking has become a trend of development in the future.How to construct a multi-point to multi-point quantum key distribution network is currently urgent problem.The architecture of QKD-MON was proposed,the key problems and corresponding strategies in QKD-MON were discussed,the applications of QKD-MON in various scenes were studied,and finally the future development direction and challenges were discussed.The QKD network architecture proposed can efficiently implement QKD between multiple points and provide key resources for the customer flexibly.     

基于ASON的量子通信网络构建和量子交换机设计

在目前量子通信技术的基础上,将自动交换光网络核心思想引入量子通信网络中,提出一个传输面与控制面相分离的三层量子通信网络模型和基于该模型的量子交换机结构,并给出了作为实现量子交换机关键技术的基于纠缠的量子交换方案。研究结果表明,该网络模型对于未来大规模量子通信系统的构建具有十分重要的意义。     

基于身份认证的安全量子中继器网络编码方案

本文将量子一次一密通信方法引入到量子中继器网络中,提出了基于身份认证的安全量子中继器网络编码方案.针对编码过程中存在的主动攻击问题,用一次一密的方式实现任意相邻节点通信过程中的身份认证,优化编码算法,最终在源节点与目的节点间生成量子纠缠态作为信道,构成量子隐形传态网络.方案分析表明,这种方案可以实现高可靠性、高安全性的远程量子通信.     

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。     

量子保密通信标准体系建设

量子保密通信具有很高的军事价值和商业价值,得到各国政府及相关研究机构的广泛关注,已从科学研究逐渐走向规模化应用.量子保密通信产业链逐渐完善,量子密钥分发设备、单光子探测器、量子随机数发生器等成为产业链发展的关键环节,直接关系着规模化的量子保密通信网络部署和应用.介绍了量子保密通信产业化进展和标准化组织与标准进展,提出了...     

量子通信与量子计算

量子信息学是物理学目前研究的热门领域，它主要包括量子通信和量子计算，文章简要介绍了量子通信和量子计算的理论框架，包括量子纠缠、量子不可克隆定理、量子密钥分配、量子隐形传态、量子并行计算、Shor以及Grover的量子算法，并介绍该领域的研究进展。     

可光纤集成的相干态量子身份认证系统

报道了可光纤集成相干态量子身份认证实验系统。该系统采用偏振相干态的斯托克斯矢量作为量子信号载体,采用动态偏振控制器作为信号调制器,利用固有的相干态量子噪声保证系统的安全性。自行设计了脉冲激光驱动电路、微弱窄脉冲激光探测电路、信号同步模块,采用Socket网络通信程序在TCP/IP局域网中实现了量子保密通信所需要的经典通信。该相干态量子身份认证系统采用的运行密钥为12位,每个光脉冲包含40000个光子,传输速率达到8kbit/s,合法用户间误码率(BER)小于10-4。每传输一个比特信息,攻击者所能窃取的信息量I(Alice,Eve)<10-14bit。     

面向实时感知的车联网业务监控应用研究

基于车联网的数据实时采集和人车交互的基础是可靠的网络接入服务和良好的通信保证,为此文中研究了车联网中车辆接入车联网的通信可靠性保证策略和网络质量优化方法。首先,由于车辆节点的通信不稳定性和动态性,研究了动态的车联网网络质量评估方案。其次,这项工作研究了基于车辆轨迹的对车辆接入网络的数据交互时间预测算法,以应对车联网不稳定的网络拓扑和高断开率。最后,提出了一种实时通信质量感知的网络接入策略,用于为道路上的车辆提供车联网服务。仿真结果证明了该方案在不同的通信距离下具有相对较高的网络接入成功率和较好的通信质量。