基于W态的量子密钥分配和秘密共享

介绍了W态的特点,证明量子密钥分配和秘密共享方案所基于的W态只能为系数全部相同的对称形式,提出了一种基于W态的量子密钥分发方案。接收方随机非对称地使用消息模式和控制模式来保证该量子密钥分发协议的安全。继而分析该协议的安全性。提出了一种基于W态的量子秘密共享方案,分析了该协议的安全性。与以往采用GHZ最大纠缠态的量子密钥分配和秘密共享方案相比,基于W态的方案效率不高,本文的目的是为了证明可以采用不同于GHZ态之外的其它态用于量子密钥分配和秘密共享。     

地磁场对星地量子密钥分配的影响

偏振跟踪技术是自由空间量子密钥分配中的关键技术之一．本文建立了星地量子密钥分配链路模型,研究了地磁场对光子偏振态大气传输的影响．理论分析和数值计算结果表明,光子在大气传输过程中,光振动平面会发生旋转,旋转角度的量级为10^-3tad．     

量子密钥分发网络的多路径密钥传输方法研究

为了有效提高量子密钥分发(QKD)网络中保密通信的安全性和效率,该文提出了一种多路径密钥传输方法。首先,根据节点对链路的贡献率和密钥新鲜度计算链路成本函数;然后,采用基于最小堆优化的多路径选择算法选择多条最优路径;最后,采用密钥分块传输形式实现密钥在多条最优路径上的同时传输。对比结果表明多路径密钥传输方法具有更高的安全性和传输效率。     

一种新的双模态光源诱骗态量子密钥分配方案

提出了一种新的基于双模态光源的被动诱骗态量子密钥分配通用方案.作为双模态之一的标记态,在发端经过分束和检测后获得4类探测结果,据此,将作为信号态的另一模式分成4个非空脉冲集合,从而利用这4类脉冲进行参数估计和密钥提取.同时,基于预报单光子源和标记配对相干态光源对此方案展开了性能分析,讨论了发端探测器不同探测效率对系统性能的影响,并对实际系统进行了统计波动分析.仿真结果表明:方案性能在误码率和安全传输距离(可达198.6 km)方面都优于现有基于不同光源的3强度诱骗态量子密钥分配方案;采用标记配对相干态光源的各方面性能均优于采用预报单光子源;密钥生成率随发端探测效率的增大而增大;考虑统计波动时,标记配对相干态光源的有效性也要优于预报单光子源,且其数据长度为109时,此方案最大安全距离达到164 km;此方案仅需使用单一强度脉冲,在降低调制光源实现难度的同时又提升了系统性能,对QKD系统的工程实现具有一定的参考价值.     

标记光源的量子密钥分配方案

研究了基于实际系统的量子密钥分配协议.在使用纠缠的基础之上,提出了一种使用光子数可分辨探测器的标记单光子光源的量子密钥分配方案.分析和计算结果表明,该方案不仅可以增加安全通讯的距离,而且可以有效降低对实验技术的要求.     

电离层E层对星地量子密钥分发特性的影响

研究了采用3种不同波长信号进行通信时电离层E层对星地量子密钥分发系统特性的影响。首先，建立了电离层E层的传输模型，并得到了电离层E层的链路衰减计算式；分析了太阳天顶角和信号传输距离对3种波长信号链路衰减的影响。通过仿真实验分析了信道容量、纠缠保真度、量子误码率以及安全密钥率随太阳天顶角和信号传输距离的变化关系。结果表明，在实际应用中，为了获得较好的量子通信特性，推荐使用短波长量子信号，并尽量避免在中午前后传输量子信号。     

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．     

一种量子密钥分发和身份认证协议

提出了一种基于量子纠缠态和非正交态的密钥分发及身份认证协议.其中纠缠态粒子用来分发密钥,非正交态粒子用来认证身份和检测量子信息有无被窃听.两者用"按密钥穿插"的方法混合在一起进行传输.由于非正交态粒子的双重作用,不但使得认证过程中不必传递经典信息,而且提高了密钥分发效率.另外此协议同时完成了密钥分发和身份认证,有效防止了以往所提出的协议中可能存在的假冒问题.     

相位匹配量子密钥分发协议统计波动分析

相位匹配协议是双场量子密钥分发协议的一种，能突破密钥容量限制且安全性得到了理论和实践的证明。针对实际应用中数据有限长效应产生的不良影响，系统地分析了相位匹配协议统计波动性能；利用高斯分析和切诺夫-霍夫丁界等统计波动分析方法，结合线性规划对相关参数进行估计，分别对不同数据长度情况下三诱骗态及二诱骗态相位匹配协议的性能进行了仿真分析。仿真结果表明：考虑统计波动的相位匹配协议仍能突破线性密钥容量的限制，在数据长度达到1016量级时，密钥生成率和最大安全传输距离均接近理想值；在数据长度小于等于1013时，增加诱骗态并不能显著提升相位匹配协议性能；随着数据长度的增加，采用切诺夫-霍夫丁界系统性能逐渐趋近采用高斯分析法的系统性能。     

一种基于六态量子密钥的图像加密算法

鉴于现有图像加密技术的局限性以及量子密钥分配方案的高度安全性,提出一种基于六态量子密钥的图像加密算法。在四态方案(BB84协议)两组共轭基的基础上,引入1对旋转测量基构成六态方案基矢空间;由六态方案产生随机的二进制密钥串,将密钥串与图像数据进行异或运算,对图像数据置换,实现图像的加密。实验结果与安全性分析表明:新算法密钥空间增大,可抵御穷举攻击;明密文相关度低,可有效抵御选择明文攻击;算法对密钥初始值敏感性强,安全性提高。     

面向IBM超导量子计算机的性能测试研究

随着Google首次在53位量子比特超导量子计算机验证了量子霸权,近年来量子计算技术成为了研究的热点.虽然超导量子计算机拥有极为强大的运算潜力,但容易受到退相干、环境噪声、串扰等因素的影响.这将导致在量子计算机上执行较为复杂的量子算法时,其运行结果不准确,这也是量子计算机难以实用化的重要原因.目前,IBM研发的小规模超...     

实用化的量子密钥分配方案研究

讨论了量子比特分配、量子纠错码、劈裂光子数攻击以及信息浓缩,指出了影响安全密钥产生效率的关键因素是量子比特错误以及劈裂光子数攻击.     

一种前向纠错差错控制的量子网络广播通信协议

针对量子网络节点在复杂信道环境中可靠广播通信的问题,对其差错控制进行了研究,提出基于前向纠错差错控制的量子网络广播通信协议. 在N+1个量子节点构成的网络中主量子节点向N个从量子节点广播量子信息,依据计算的误码数保留或删除在信息列表中从量子节点的信息,利用纠错码内在特性纠正保留从量子节点量子态的比特翻转和相位翻转错误,因为N个从量子节点测量基序列不同,纠错后N个从量子节点有不同的密钥,弥补了单个从节点泄密而造成整个网络泄密的不足. 最后,在理论上分析了信道利用率及协议安全性.     

优化量子MonteCarlo方法中的试探函数

使用“动态构型”优化试探函数的方法来优化量子ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ计算方法中的试探函数，几个例子的计算说明：这个算法优化过的试探函数与一般试探函数相比，具有统计误差小和能量期望值准确的特点     

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。     

自旋链在量子信息中的应用

介绍了自旋链在量子信息过程中的应用,包括在量子密码和隐形传输中以及量子计算中的应用,自旋链可以充当量子通道用来传输量子态,自旋链也可以用来实现量子通用门。     

高Q值微腔中二能级原子演化的操纵和量子反演

通过求解系统演化的主方程,研究了在高Q值腔中两能级原子的量子演化及其操控,特别是数值计算了在不同的场情况下原子在导入π脉冲后的演化.研究表明,在弱场情况下,作用于第一个原子的π脉冲不仅导致了第一个原子的量子演化的反演,还导致了后续第2个原子可以再现第1个原子的演化规律,从而为实现操控原子演化的规律和量子信息的传递提供了一种有效的方法.另外还提供了一种简单、方便可研判微腔中光子数的方法. 更多还原     

量子信息原理及其光学实现

首先概述了量子信息学中的基本概念和基本原理,包括量子纠缠、量子隐形传态、量子密集编码、量子克隆、通用量子逻辑门和量子算法;然后描述了光学系统中光子纠缠对的产生和光子量子比特的操作方法;最后介绍了光学量子信息研究的最新进展及其发展前景.     

两方量子密钥协商协议的改进

针对Hsueh和Chen的基于最大纠缠态两方量子密钥协商协议存在安全漏洞,即发送方可单方控制共享密钥的问题,通过增加接收方的幺正操作给出了一个改进方案.利用幺正操作来代替对发送方的安全检测,这从根本上满足了量子密钥协商中各参与者都贡献于共享密钥的生成和分配这一基本要求,从而使其抗发送方攻击的安全性依赖于基本物理原理而非检测光子技术.安全分析表明,该方案可有效抵抗外部攻击和参与者攻击.与另一改进方案相比,该方案以更小的代价解决了原协议的漏洞,提高了协议效率.     

新一代的计算机

本文简要地介绍了超导计算机,光计算机和量子计算机的原理和优点。并介绍了量子计算机的一些基本概念：量子叠加,量子纠缠,量子位和量子逻辑门。