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。     

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.     

基于量子纠错码的小型量子网络路由通信协议

在小型量子网络中采用量子隐形传态通信从物理机制上保证通信信息的绝对安全,但是由于量子信道存在噪声,干扰信息的正确性从而产生误码。为保证通信信息的可靠性,本文提出基于量子纠错码的小型量子网络路由通信协议。根据小型量子网络的路由特点构建路由表;依据路由表实现源量子节点到一跳、两跳目的量子节点的量子隐形传态;利用量子纠错码纠正因噪声产生的误码信息;对该协议的安全性进行理论证明。     

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.     

基于量子密码的ASON光包加密方案研究

光包加密是提高ASON(自动交换光网络)安全性的基础。在分析光包加密机制及相关研究现状的基础上,根据ASON分层体系架构及BB84量子密钥分配协议的特点,提出了一种改进的基于四层结构的ASON量子交换机模型;基于该模型,提出了一种基于秘密共享加密的多路径量子密钥分配策略,用于解决长距离传输量子密钥的问题。仿真结果表明该方案是可行的。     

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。     

基于压缩态的连续变量量子对话协议

在量子密码协议中,比较典型的量子密钥分配协议（QKD）和量子安全直接通信（QSDC）协议都只能实现信息的单向传输。而在量子对话协议中,通信双方Alice和Bob只需要一次通信便可以同时交换秘密信息。目前流行的量子对话协议都是基于离散变量实现,缺点是受到现有技术水平的限制,实用性不强,而连续变量的量子协议可以解决这个问题。基于连续变量提出了一个新的量子对话协议,采用信息论的方法对协议进行分析,结果表明该协议不仅安全,而且信道容量高于离散变量量子对话协议。     

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。     

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。     

基于保真度的量子信令纠缠交换最佳交换速率

为了解决量子信令交换的最佳交换速率问题,提出了基于保真度的量子信令纠缠交换最佳交换速率算法。根据量子信令纠缠交换方案,分析了由量子混合态组成的信令保真度。针对单输入单输出系统（SISO）和多输入多输出系统（MIMO）,讨论了影响量子信令交换速率的各种因素,计算得出最佳交换速率。仿真结果表明,在保真度为97%时,最佳交换速率为100qubit/s,该指标完全能够满足量子通信对信令交换的要求,对于构建未来量子通信系统有着重要的技术支撑作用。     

基于SDN的量子密码通信网络设计与研究

软件定义网络(SDN)采用OpenFlow技术分离网络设备的数据平面和控制平面,实现灵活控制网络资源的目的。基于此,设计了量子密码通信网络模型,实现灵活控制密码通信网络整体量子密匙资源,确保了信息的安全传输。此外,提出了综合到端可用密匙和跳数的路由算法,提高了QKD生成密匙的有效利用率。由测试结果可知,通过基于SDN的量子密码通信网络及路由算法,可提高量子密匙资源利用率,提高网络性能。     

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。     

冻融型光网络开关

文章提出了一种新概念型的借助于固一液相变对光信号实施调控的冻融型光开关,相比于汽泡光开关,它在提高时间响应特性及降低功耗方面具有优势。本文通过理论分析、热场模拟及原理性实验,对冻融型光开关的可行性进行了论证,结果表明基于该技术有望发展出光通讯领域内具有重要应用价值的器件。     

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.     

光开关及其在全光网中的应用

光开关是完成全光交换的核心器件 ,光开关的研究日益成为全光通信领域关注的焦点。从光开关的性能指标开始系统介绍了光开关的类型 ,深入探讨了光开关构成的全光交换机的结构原理。随着数据网络的迅速发展 ,光开关将在全光网络中得到广泛的应用     

量子保密通信网络架构及移动化应用方案

作为新一次量子革命中率先实用化的代表性技术,量子密钥分发（quantum key distribution,QKD）为信息安全领域带来了有望实现长期安全性保障的可行方案,近年来从协议设计、技术研发、网络部署到实际应用都取得了长足的进步。首先探讨了将点对点QKD技术扩展到多用户量子保密通信网络的架构设计;进一步,结合经典密码学方案,提出将QKD生成的量子密钥在移动终端侧应用的增强解决方案,使得QKD技术可应用于更广泛的移动化场景。     

量子远距传态（Teleportation）在量子计算网络中的实现

本文提出了一个通过量子计算网络对三个未知量子态同时进行量子远距传态（teleportation)的方案，对比以前的远距传态方案，本方案不仅效率高，更符合量子远距传态（teleportation）的原始定义，而且 容易扩展到同时传输多个未知量子态和多粒子最大纠缠态。     

二维量子细胞神经网络及其图像处理应用

以量子细胞自动机为神经元,以量子细胞自动机的极化率和量子相位为状态变量,提出了一种二维多层的量子细胞神经网络结构;以量子细胞自动机的极化率为像素值,通过选择不同的模板,使得量子细胞神经网络实现水平线和垂直线检测以及图像去噪等功能,仿真结果显示其在图像处理上的有效性。与传统的CNN相比,量子细胞神经网络易于超大规模实现且具有超低功耗、超高集成度等优点。     

光分组交换网络中时隙波长交织网研究

随着电的交换和路由技术的处理速度和容量的巨大进步,光分组交换技术也已经在一些领域内取得了重大进展。光分组交换具有大容量、数据率和格式的透明性、可配置性,带宽利用效率高,而且能提供各种服务,满足客户的需求,这对未来支持不同类型的数据是非常重要的。主要研究光分组交换网络中时隙波长交织网,从时隙波长交织网的基本网络架构、主要实现技术以及网络的保护与维护方面进行了详细的阐述。