一种可提高安全通信距离的诱骗态量子密钥分发方案

为提高量子通信安全通信距离,提出一种将修正的相干光(MCS)用于诱骗态量子密钥分发的方案．通过削除弱相干光源中的两光子脉冲,降低多光子脉冲的影响,从而提高安全通信距离．理论分析得到了采用MCS后的单光子计数率和误码率的数学表达式．仿真结果表明,在相同的密钥产生率下,此方案将量子通信的安全通信距离提高约10％,接近完美诱骗态方案的安全通信距离．     

自由空间量子通信的光子偏振研究

自由空间量子通信是实现全球量子通信网络的最佳方式之一. 在自由空间量子通信过程中,广泛采用光子偏振态进行信息的编码和通信,要求光子偏振态必须保持一致. 综述了影响自由空间量子通信光子偏振的5种因素,分析了它们对光子偏振态影响的物理机制及研究方法,对自由空间量子通信的光子偏振变化规律及其补偿机制的研究具有重要的借鉴意义.     

电子信息

世界首个单光子空间结构量子存储器诞生中国科学院量子信息重点实验室在高维量子信息存储方面取得重要研究进展,在国际上首次实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲在冷原子系综中的存储,证明了利用高维量子态进行存储的可行性,迈出了基于高维量子中继器实现远距离大信息量量子信息传输的关键一步。在量子通信系统中,作为载体的单光子所携带的信息量的大小与所处编码的空间维数有关。如果能将光子编码在高维空间中,就可以极大地提高量子通信的效率,以及     

一种量子局域网方案及其性能分析

提出了一种基于纠缠交换和经典交换的量子局域网方案．采用载波侦听多址／碰撞检测协议实现多址，由经典交换机传送建立和释放信道等控制消息．通过纠缠交换建立收发端光子的纠缠，基于量子隐形传态的原理传递量子信息．对该量子局域网进行性能分析．结果表明系铣传输量子信息的吞吐率随着通信双方成功建立纠缠的概率、发端成功进行Bell态测量的概率和接收端成功检测到发送量子比特的概率增大而显著增加．     

应用超纠缠态的量子信息分离

应用超纠缠态进行量子信息分离,其方案与传统的量子信息分离方案原理一致．发送者Alice将信息发送给Bob和Charlie共享,其中任何1个人都不能独立获取信息,必须依靠双方合作才能得到,因此能克服因为某人不忠诚或者窃听而带来的破坏和损失．本方案的优点在于要传送的虽然是单光子携带的信息,但包含极化自由度和空间模自由度,比传统方案的单光子信息量大,可节约资源,提高长距离量子通信能力．     

多用户量子密钥分配方案及协议设计

在纠缠态和纠缠交换的基础上,提出一种多用户量子密钥分发方案及协议．该方案只需n个量子信道就可实现n用户系统两两之间的密钥分发．量子交换中心通过纠缠交换建立量子信道,量子信道一旦建立,系统中任意两个用户即可进行量子密钥分发．还探讨了系统容量问题,结合话务量的概念,给出了量子Bell基测量单元数m与用户数n的关系式．量子交换中心完成纠缠交换后不再介入密钥分发,从而保证了通信的安全性．     

量子多结构分组纠缠到达时间测量增强方法

根据量子测距原理,采用纠缠压缩态的量子脉冲代替经典的电磁脉冲可极大地提高到达时间的测量精度,但在实际的有损通道当中采用完全纠缠态量子脉冲的测量稳健性很差。相比之下,采用部分纠缠态可以有效地提高测量的稳健性,但其测量精度上会有所下降。鉴于上述的精度与稳健性之间的矛盾问题,提出了多结构分组纠缠的测量方法,并详细推导了纠缠度、量子传输效率与测量精度的之间的关系,得到了在特定量子通道传输效率条件下,纠缠分组结构、量子压缩光子数和最佳的量子纠缠度的选择方法,使得纠缠所能获得的测量精度增益达到最大。     

基于部分纠缠态的高效量子安全直接通信

基于两粒子部分纠缠态提出一种高效量子安全直接通信方案。该方案利用诱骗态来检测窃听,协议安全性等价于BB84协议的安全性。通信双方分别通过受控非操作和局域幺正变换编码秘密消息,利用von Neumann测量,结合经典通信实现秘密消息的高效直接传递。与现有协议不同,通信双方通过不同的操作编码和传输秘密消息,共享两个不对称的量子信道,同时在恢复秘密消息时通信双方各自持有攻击者不能掌握的关键量子比特,使得协议在理想和噪声信道中均安全。所有纠缠比特都用于传输秘密消息,协议的量子比特效率较高。     

基于纠缠交换的量子身份认证协议

提出了基于纠缠交换的量子两方身份认证协议,并扩展到基于纠缠交换的量子多方身份认证协议.协议中通信用户初始共享的纠缠粒子对用作认证密钥.用户通过对事先共享的纠缠粒子对进行纠缠交换和经典通信,实现用户之间的身份认证.另外对2种量子身份认证协议的安全性分别进行了分析.     

Discord在光子晶体中的演化特性研究

研究了两个原子分别放置在两光子晶体热库中的量子关联。在这个系统中,描述了discord和concurrence处在不同初态下随着失谐量δ变化关系,并比较它们的区别和联系,发现当同时结合discord和concurrence描述时,可以得出非纠缠量子关联的变化趋势。最后对所得现象进行了分析。     

随机多元基量子安全直接通信

根据量子通信系统安全性要求较高的特点,提出了单光子的随机多元基的偏振校正方案,可以完成各个偏振角度误差的补偿。与利用强光的补偿方案相比,窃听者更难获得基的信息,因此保密性更好。在测量基校正的基础上,针对传统多态量子通信系统筛选后有效信息少的缺点,设计了随机多元基的量子安全直接通信协议。该协议与窃听者Eve的互信息量很低;结合校验序列和一次一密,在信道不安全的情况下,窃听者不能得到有效信息,具有安全性好、易于实现、通信距离远等优点。     

量子移动通信最优纠缠中继与量子搭桥方案研究

根据量子力学原理,量子通信具有经典通信无可比拟的安全保密性,因而成为当前通信领域新的研究热点。量子移动通信是未来量子通信系统的重要组成部分,纠缠中继是量子移动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面临很大困难。为此,本文提出了基于量子态隐形传送的移动纠缠中继和量子搭桥方案,建立了网络的分层结构模型,研究了相关的路由协议(QMRP协议)。分析结果表明,即使在移动终端之间没有共享EPR纠缠对的情况下,该方案仍然可以完成量子态的无线传输,而且其传输时延与链路的距离和基站数目无关,因此,从数据传输时延的观点来看,本方案是最优的。     

多方控制的多粒子未知态双向量子隐形传态方案

从任意的未知单粒子态和双粒子态的量子隐形传态出发,提出了一种由多方控制的任意多粒子未知量子态的双向受控量子隐形传态方案。该方案的优点主要有：一是多方参与控制,提高了量子隐形传态的安全性;二是双向受控隐形传态实现了双向通信,提高了量子态信息传输的效率;三是操作简单,具有实验可操作性。     

概率隐形传态中客户透明特性的分析

给出了基于客户/服务模式概率隐形传态的一个双边协议，它达到成功隐形传态的最大概率。证明了Schmidt分解为 的部分纠缠共享量子信道对客户端是透明的；对于一般化部分纠缠量子信道，客户必需知道一个局域幺正算子，将量子信道变换为客户端透明的量子信道，才能执行概率隐形传态。     

约瑟夫逊电荷量子比特纠缠的实现

为了充分理解固体量子系统中量子纠缠的实现和调控,针对一种超导约瑟逊电荷量子比特电路系统,给定初态,求解演化方程研究末态的纠缠情况。通过变频操作来开关电荷量子比特之间的耦合,选择合适的调节频率Ω和耦合能χ,可以保证无纠缠或非最大纠缠的初态都能演化为最大纠缠态。这种超导约瑟夫逊电荷量子比特电路系统可以用来充当量子纠缠通道,实现信息的隐形传输,也可以充当量子中继器。