一种基于量子保密通信及信息隐藏协议方案

为保证网络信息安全,提出了一种具有高安全性基于量子保密通信及信息隐藏协议方案.方案整体上采用与传统经典载体信息隐藏相类比的方法,根据量子态利用量子力学性质设计秘密信息编码方案隐藏秘密信息;利用2个n(n为大于2的整数)粒子纠缠态之间的纠缠交换、一个m粒子纠缠态与一个n(m、n为大于1的整数且m≠n)粒子纠缠态之间的纠缠交换设计秘密信息编码方案,将隐秘信道建立在量子保密通信协议中形成最终的量子信息隐藏协议.并且有望提高目前量子信息隐藏协议的隐藏容量和安全性.     

一种基于四粒子cluster态的量子水印方案

为了将秘密信息嵌入信息序列并实现秘密信道更大比特容量,提出一种在控制量子安全直接通信过程中的基于纠缠交换和四粒子cluster态的量子水印方案。利用量子纠缠交换和幺正变换,在通信过程中,发送者在安全信息层建立一个用于嵌入水印信息的隐藏层,可实现将完整信息安全传送给接收者。通过分析,该方案验证了信息层与隐藏层的安全性,实现了秘密比特的更大容量。     

基于W态和Bell态的量子协议

利用W态和Bell态组成的奇数粒子复合量子态,实现任意单量子和两量子比特完美隐形传输协议,稠密编码协议和量子秘密共享协议。对于隐形传输协议,给出发送方的测量基和接收方恢复信息的酉变换;对于稠密编码协议,只需要传输3个量子比特,就能够实现5个经典比特信息的传输。     

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。     

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。     

利用GHZ态实现可控的量子秘密共享

提出了一种利用Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态实现秘密重建时机可控的量子秘密共享方案. 该方案充分利用了GHZ态3个粒子间的相关性和Hadamard门的特殊性质,通过让Bob和Charlie共享GHZ态共享联合密钥,并使用Hadamard门保证了协议的可控和安全. 方案中,平均消耗1个GHZ态可以共享3 bit经典信息. 由于所有量子态的传输都是单向的,且除去用于检测窃听的粒子外其他均用于有效传输密钥,所以量子比特效率理论上接近100%.     

无需直接Bell态测量的n-量子比特未知量子信息远程传输

量子信息传输过程需要实验上难以实现的直接Bell态测量,基于腔QED理论,让二能级原子与一个受强经典场驱动的大失谐腔场相互作用,可用单原子投影测量替代直接Bell态测量,以实现n-量子比特量子信息传输。引入十进制数来表示量子比特的量子态,给出了信息发送者的测量结果与信息接收者的幺正操作之间简单明了的一一对应关系,使复杂的多体问题简单化。     

无需直接Bell态测量的n-量子比特未知量子信息远程传输

量子信息传输过程需要实验上难以实现的直接Bell态测量,基于腔QED理论,让二能级原子与一个受强经典场驱动的大失谐腔场相互作用,可用单原子投影测量替代直接Bell态测量,以实现n-量子比特量子信息传输。引入十进制数来表示量子比特的量子态,给出了信息发送者的测量结果与信息接收者的幺正操作之间简单明了的一一对应关系,使复杂的多体问题简单化。     

免疫联合旋转噪声的鲁棒量子对话协议

噪声问题严重影响了量子对话在信息保真、信道容量和信息泄露方面的安全性。针对此问题,该文提出一种免疫联合旋转噪声的鲁棒量子对话协议。通过建立以团簇态为量子载体的,对联合旋转噪声免疫的逻辑量子态,构造相应的消相干自由子空间（DFS）,再构建纠缠交换的量子隐秘信道。通过隐写在信息伪装、信息隐蔽、窃听检测等方面的优势,实现能抵抗旋转噪声的保真量子对话模型,保证秘密信息交换的准确性和安全性。通过比较得出,该文所提出的协议具有最高量子比特效率,且测量只需要单光子。     

基于量子卷积神经网络的图像识别新模型

为了解决卷积神经网络对内存和时间效率要求越来越高的问题,提出一种面向数字图像分类的新模型,该模型为基于强纠缠参数化线路的量子卷积神经网络。首先对经典图像进行预处理和量子比特编码,提取图像的特征信息,并将其制备为量子态作为量子卷积神经网络模型的输入。通过设计模型量子卷积层、量子池化层、量子全连接层结构,高效提炼主要特征信息,最后对模型输出执行Z基测量,根据期望值完成图像分类。实验数据集为MNIST数据,{0,1}分类和{2,7}分类准确率均达到了100%。对比结果表明,采用平均池化下采样的三层网络结构的QCNN模型具有更高的测试精度。     

基于GHZ态纠缠交换的量子秘密共享

提出了一个基于GHZ态纠缠交换的新的量子秘密共享方案．该方案中，消息发送者Alice通过对GHZ态纠缠交换和局部幺正操作使得接收者Bob和Charlie能直接共享其秘密消息．所提出的方案是高效的，除去用于窃听检测的粒子，其余粒子全部用于消息传输，2个GHZ态纠缠交换可以共享2 bit经典消息．安全分析表明, 该方案是安全的, 适合将三方秘密共享协议推广到多方的情形．     

基于词性标记文法的文本信息隐藏算法

提出了以词性标记文法语言为变换域的文本信息隐藏方法。根据自然语言语法规则构造自由上下文文法,文法的句子是用词性标记符表示的句型;利用模拟函数将秘密信息变换为文法的句子;载体文本用分词与词性标记软件也变换为同一文法的句子;运用字符串匹配技术计算秘密信息句子在载体文本中的位置,位置即为密钥;接收方根据密钥提取文法的句子,再通过语法分析读出秘密信息;给出了信息隐藏容量公式。该算法不改变载体文本,能较好地解决Wayner的载体文本生成技术面临的载体文本合语法但不合语义的问题。     

量子通信网络中高斯信道的研究

从量子Fokker-Plank方程出发,在量子通信网络中构造出一种可行的量子高斯信道。变换Fokker-Plank方程的解并代入互信息公式经过一系列的复杂运算,得到相干态表象中的量子动力学互信息方程,在此基础上,提出具有可行性的量子态并行传播方案。该方案将光子加密态的系数看成信号,将传递在量子高斯信道中的信息进行编码后输入,然后通过提取和解码光子加密态的系数得到输出端信息。利用携带量子信息的谐振子编码态在量子高斯信道中进行传递,与经典高斯信道相比具有量子并行性的优点。     

中瑞合作实现量子态可恢复的新型量子测量

量子测量是量子力学的核心问题之一。该研究组的实验证实,对于量子信息中广泛使用的比特系统,量子测量提取的信息和量子态恢复几率之间存在1个等式关系——提取的信息越多,相应量子态的恢复几率越小。     

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。     

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.     

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。     

利用Peres判据测量混合态量子系统的纠缠

量子纠缠是量子信息和量子计算的关键资源,研究初态为混合态的电荷量子比特与单模量子化光场之间的纠缠,根据Peres的可分离态的密度矩阵部分转置正定（PPT）判据,测量系统的纠缠并观察初态的混合度λ和失谐量△对系统纠缠随时间演化的影响。     

任意未知三维二粒子态的短距离量子隐形传态

为克服长距离量子隐形传态方案中局域操作受限,且易受环境干扰影响通信质量的缺陷,利用1个三维Bell态和1个处于基态的辅助粒子作为量子信道,提出一个任意未知三维二粒子态的短距离量子隐形传态新方案．在该方案中,发送方和接收方除共享三维Bell态外,还必须预先共享1个辅助粒子．发送者对辅助粒子执行量子门运算后,需对其Bell粒子和未知量子系统进行联合测量,并向接收者发送该测量的经典信息．结果表明,接收者以100%的概率将自己拥有的Bell粒子与辅助粒子的量子态转换成被发送者摧毁的未知量子态的精确复制品．本方案传输距离短、承载信息量大、耗费纠缠资源少,在诸如芯片的固态器件上的量子隐形传态有很好的应用前景．     

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．