量子隐形传态原理及其MATLAB仿真

由于没有操纵量子比特的条件,MATLAB成为通信工程人员和在校学生学习量子通信基本原理的良好工具。文章给出了量子隐形传态的概念,分析了量子隐形传态原理。编写了量子隐形传态的仿真程序。给出了量子交换机仿真程序的核心部分代码。     

量子隐形传态的通用线路

EPR态作为最基本的量子纠缠态,在量子隐形传态中起着重要作用.研究适应任意类型EPR通道的单量子比特隐形传送通用线路,并推广到任意N比特量子隐形传送通用线路.首先设计出4种EPR态,分别作为量子通道的单比特量子隐形传态,通过分析EPR量子通道与量子操作门之间的关系,设计一种单比特通用线路;然后,设计两比特的标准量子隐形传态线路,并用Mathematica进行仿真验证线路的正确性,再把它推广到N比特量子隐形传送线路;最后,将单量子比特通用线路与N比特量子隐形传送线路进行融合,最终设计出任意N比特量子隐形传送通用线路.N粒子量子比特通用线路通过信息接受者进行带参数的幺正变换,其中,参数由制备出的EPR对类型确定,解决了因EPR制备中心出错导致的信息传送失败问题.     

GHZ态的多参数测量控制概率隐形传态

量子隐形传态大多都使用最大化纠缠态作为量子信道,但最大化纠缠资源只存在于理想情况下。研究了非最大化纠缠信道的量子隐形传态,基于非最大化纠缠GHZ态提出了一个新型的概率控制隐形传态方案。通过引入多参数通用测量,可以根据量子信道参数调整测量基参数,进而实现最佳的成功概率。加入了量子控制者,使方案具有更高的灵活性。该方案可以被扩展到接收者没有足够量子能力的半量子通信情况,进一步扩大了概率隐形传态的应用范围。     

以任意高维纠缠态为量子信道的受控隐形传态

目的是利用高维量子纠缠态为量子信道，讨论未知单粒子态的受控隐形传输问题。以三维量子纠缠态为信道，提出一个二维任意单粒子态的受控隐形传输协议。提出了以任意[d]-维量子纠缠态为量子信道，[t]-维任意单粒子态的隐形传输协议[(t相似文献   

一种基于受控量子隐形传态的聚合签名方案

针对多数经典聚合签名方案无法抵抗量子计算机的攻击这一问题,本文结合量子态的物理特性设计了一种聚合签名方案.该方案将EPR对作为量子信道,使用一种特殊加法将多个签名者的签名聚合为一个签名.安全性分析表明,方案具有不可否认性和不可伪造性,同时能够抵抗纠缠测量攻击.效率分析表明,方案在通信成本方面低于其它量子聚合签名方案.对粒子执行测量时只用到了单粒子测量和Bell测量,因此该方案在当前技术条件下有着较好的应用前景.     

基于纯态的量子通信系统模型

量子通信与量子计算已经引起人们极大的关注.对于量子态如何用于信息处理的问题,提出了量子通信的两种基本模型:量子直接通信模型与量子隐形传态通信模型.在量子直接通信模型中,用模块化的方法将量子通信全过程分为量子信源编译码,量子信道编译码,量子信道与量子噪声模块,并详细阐述了各个模块的功能与用途.在量子隐形传态通信模型中,利用量子隐形传态特性,通过将待传粒子与纠缠对的联合测量模块化为量子调制部分,给出了基于隐形传态的量子通信一般模型.量子通信在安全性及效率方面具有经典通信无法比拟的优势.     

基于多参数测量的双向受控隐形传态

融合了双向隐形传态、受控隐形传态、概率隐形传态及多参数测量思想,提出了一个新的双向受控概率隐形传态协议。在该协议中,以五粒子非最大纠缠团簇态为信道,发送者采用多参数通用测量,接收者引入辅助粒子,并在控制者的允许下,利用测量信息施行适当酉变换,就能以一定概率同时交换他们的量子态。分析了成功概率（经典耗费）与量子纠缠参数及测量参数间的依赖关系,说明了该协议可以根据量子信道的参数来调整多参数测量的参数,达到调节成功概率或经典耗费,满足真实世界中多种不同需求的目的。此外,该协议是经典双向受控隐形传态的推广。     

量子态的概率隐形传态

利用多方控制代理的网络,提出了一个量子隐形传态多量子位的协议。协议中所使用的量子信道有别于已有协议中所使用的量子最大纠缠态。得到的研究结果是,只有在发送方和多方代理合作时,接受方才能得到概率隐形传态的量子信息。因为使用的量子信道是非最大纠缠态,所以该协议更具有实际意义。     

基于W态的量子安全直接通信协议

提出了一种新的两方量子安全直接通信协议。该方案利用有序的四粒子W态作为信息载体,利用幺正变换对秘密消息进行编码,通过当地Bell基测量和经典通信直接传递秘密消息。在理想信道下,协议对于非相干攻击是安全的。该方案的优点在于利用W态作为信息载体,较GHZ态而言,损耗要小得多,并且不需要在量子信道中传输载有秘密消息的量子比特。     

基于部分纠缠态的量子安全直接通信协议

提出一种新的带认证的三方量子安全直接通信协议。该方案利用共享的三粒子部分纠缠态和CNOT门来编码和译码,两方可同时向第三方传递秘密消息,共享的部分纠缠态可重复使用。在理想信道下,协议对于非相干攻击是安全的。该方案通过认证可以验证客户端身份的合法性,部分纠缠态在实际中容易制备和保存,能够实现两方同时跟第三方直接通信。     

水声传感器网络基于深度信息的安全路由协议

水声传感器网络（Underwater Acoustic Sensor Networks,UASNs）具有开放共享、低带宽、长时延等特性,为保证水下节点的通信安全,提出了基于水下节点深度信息的一种新的水声传感器网络安全路由协议。与其他算法相比,所提出的安全路由协议相对较为节能,安全性分析表明该算法能够有效保证节点身份、路由和数据等关键信息的私密性,利用NS2网络仿真软件对路由协议的时延、能耗和数据包交付率进行了仿真,仿真结果表明该安全路由协议能适用于水声传感器网络中。     

水声传感器网络中的节能路由协议改进算法

在大规模三维水声传感器网络中,针对节点能耗和网络传输效率的问题,本文基于节点定位和LEACH算法,提出了一种适用于水声通信传感器网络路由算法,该算法采用定位、聚类、唤醒和排列的思想,首先通过定位,确定节点的位置信息,再通过聚类方法,使水下的节点分成不同的簇,形成节点休眠及唤醒的单元.在数据通信过程中,通过及时唤醒簇单元,使需要利用的簇节点及时被唤醒,处于活跃状态,而暂时不被需要的节点进行休眠,从而达到节能的效果.而在簇内传输时,考虑了节点的剩余能量信息,选择最优节点进行信息传输.仿真实验表明,该算法能够提高网络的整体寿命时间.     

无线传感器网络安全路由协议的设计与分析

路由安全是无线传感器网络安全的关键因素,而现有的无线传感器网络路由协议在设计时都没有充分考虑安全问题。在充分考虑网络路由协议攻击方法和无线传感器网络自身特点的基础上,结合基于ID的认证密钥协商技术以及秘密共享技术,提出了无线传感器网络路由的安全策略及其设计思想。同时,在路由建立阶段增加安全机制,提出了一种较优的安全路由协议。经过安全性分析,该路由协议可防御虚假路由信息、Sybile、确认欺骗等常见攻击。     

三维网络拓扑结构的水声传感器网络MAC协议

水声传感器网络Underwater Acoustic Sensor Network(UWASN)由于其广阔的应用前景,近年来逐渐被人们关注。然而由于水下环境的限制性,水声传感器网络具有其一些独特性。例如,与二维的陆地传感器网络不同,水声传感器网络是三维的。如今,现有的介质访问控制Medium Access Control(MAC)协议大多是针对二维无线传感网络,很少有基于三维水声传感器网络的 MAC 协议。针对水下三维网络,提出了基于三维网络拓扑结构的水声传感器网络 MAC 协议。该协议将网络中的节点生成树结构,并利用子节点与父节点之间的关系,通过动态节点算法实现三维动态的水声传感器网络。此外,详细分析了节点间的碰撞并有效解决各种碰撞,从而大大提高了信道利用率。通过仿真软件对比不同协议在同一网络拓扑中的实验结果,证实文中协议能够有效节约大量能源。     

基于再生密钥的量子安全通信方法

该文在分析传统保密通信方法、基于量子密钥发布机制的量子安全通信方法和目前已知的两种直接量子安全通信方案的不足的基础上,提出一种新颖的基于再生密钥的直接量子安全通信方案,该方案在量子密钥发布技术所要求的信道条件下,根据自治动力系统伪随机数发生器生成的再生密钥,选择量子比特的制备基并对明文进行加密,实现内容可控的直接量子安全通信,该文的方案不要求一条始终存在的不可阻塞经典信道,具有较高的安全性和传输、处理效率,且物理实现简单。     

基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议

在基于查询的无线传感器网络中,组播技术的应用可大幅减少传感器节点的能量消耗,延长节点寿命.针对大型无线传感器网络组播协议性能不高,且易遭受攻击等问题,提出了基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议.该协议主要运用Steiner树与分簇网络的思想,将Steiner树的高效性与簇的高扩展性相结合,提高了无线传...     

无线传感器网络的安全地理位置跨层协议

许多无线传感器网络(WSN)协议设计过程中,没有考虑到安全问题。提出一种安全地理位置跨层协议(Secure Geo-graphic Integrated Protocol,SGIP)。在安全协议的设计过程中,同时考虑了安全引导过程。首先改进了基于位置的密钥引导方案,使其不但充分利用地理信息,而且可以同时为广播包和单播包加密,并且转发区域内所有节点都与源节点有共享密钥。在此基础上,采用基于MAC层竞争的地理路由选择算法,并对不同数据包采用不同的加密方式,设计了安全的路由/MAC跨层协议。分析表明协议具有很好的安全性能,并且开销较小。     

三维水声传感器网络中基于网络编码的地理位置路由协议

针对三维水声传感器网络数据传输效率低、能量消耗大的问题,提出一种基于网络编码的地理位置路由协议。该协议在路由过程中根据邻居节点的地理位置来选择路由候选节点,并采用网络编码的方式进行数据传输,确保数据包在链路丢包率较高的情况下也可以正确、高效地转发,并且有效降低网络中冗余数据包重传造成的能量消耗。仿真结果表明,基于网络编码的地理位置路由协议可以在提高数据包传送率的同时,有效降低网络能量消耗。