利用量子纠缠转移实现量子安全直接通讯

量子纠缠具有纠缠转移和非局域性的特点,有利于提高信息传送的安全性。本文报道了利用量子纠缠转移,实现直接通讯的方案.由于信息传递不伴随粒子的传输,比ping-pong模型的通讯方案有较高的安全性。     

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.     

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.     

量子无线通信网络构建及性能分析

提出了一种新的量子路由方案,即使两个移动节点不共用EPR纠缠对,仍可实现这两个移动节点之间的量子态无线远程传输。该量子路由方案可以被用来构建量子无线通信网络,同时提出了相应的通信协议。为了实现与现有的经典无线通信网络的融合,方案采用了两层数据库的量子无线通信网络结构。分析表明,在量子信息传输时间和安全性两方面,性能优于量子中继路由方案,具有很高的可扩展性和实用价值。     

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.     

量子秘密分享新方法

提出用纠缠W态来完成单个量子位的量子秘密分享方案.还提出2个不同的双量子位的量子秘密分享方案:它们分别是用四粒子纠缠GHZ态和五粒子纠缠GHZ态来完成双量子位的量子秘密分享的.     

量子纠错码在安全性证明中的应用研究

针对BB84协议,简要介绍3类量子密码安全性证明方法,深入研究了基于纠缠提纯和基于量子CSS码的安全性证明方法。重点分析量子纠错码在Lo-Chau和Shor-Preskill两类代表性方案中的应用,同时研究了两类等价性:单向纠缠提纯和量子纠错以及纠相位错和去窃听者纠缠。通过举例具体分析并实现了量子纠错码在安全性证明中的作用,验证了基于纠缠的量子密钥分配协议与标准BB84协议安全性分析之间的等价性,证明了纠比特错和纠相位错的可分离性,充分体现了量子纠错码在安全性证明中的重要作用。     

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．     

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.     

利用Bell态纠缠交换的环式量子秘密共享协议

为使量子秘密共享易于实现,提出了一种基于Bell态纠缠交换的协议. 参与方的量子信道构成一个环,通过在环上添加或删除节点可以构造任意多方协议,并且对其他参与方没有任何影响. 分析表明,上述协议不仅能抵抗外部窃听者的窃听,而且能抵抗内部参与方的欺骗,具有无条件安全性.     

基于纠缠交换(n-1，n)门限量子秘密共享方案

利用量子纠缠交换的思想,给出了一个(n-1,n)门限量子秘密共享方案(QSS)。发送方利用局域幺正操作和纠缠交换,将子秘密分发给每个参与者。双方通过随机非对称使用消息模式和控制模式来保证量子信道的安全。研究表明,本方案是安全的。与采用GHZ纠缠态的量子秘密共享方案相比,本方案具有较高的效率。同时,本方案的实现只涉及Bell态,在现有的技术基础上是可行的。     

量子信令传输损伤概率模型及修复策略

根据多级分层量子信令网络的信令交换需要,提出了基于纠缠交换、局部幺正变换和量子隐形传态的量子信令直接传输方法.分析了量子信令损伤的因素以及修复策略,提出了量子信令传输损伤的概率模型(P模型).所提出的概率模型体现了非理想经典信道和噪声背景对信令的影响,计算性复杂度低.分析结果表明:所提出的量子信令交换方法适合于多级量子信令网中信令传输的要求,对拦截-测量-转发、截获-替换、增加附属位等攻击具有很强的安全性.     

基于纠缠交换和局域操作的量子秘密共享

为提高量子秘密共享的效率，提出了一种直接共享经典消息的协议. 协议充分利用了Bell态纠缠交换和局域操作的性质. 为了检测是否存在窃听者，通信粒子被分为检测和消息2部分，对检测部分采用共轭基测量的方法确保传输安全后，再对消息部分作局域操作编码. 分析表明该协议是安全的，效率可以达到2个Bell态共享2?bit经典消息.     

基于量子非定域性的时间同步方案

给出了一种基于非定域性(量子纠缠)的对钟协议.证明了空间分离的两体可以利用预先共有的量子纠缠和经典通讯去建立一对同步化的原子钟.跟经典的对钟方法不同的是,这里展现的方法或者说协议的准确性不依赖于对钟的两体间的相对位置和他们之间传播媒质的性质.     

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．     

噪声背景下多用户量子信令传送保真度分析

为了研究噪声背景下多用户量子信令的传送保真度问题,给出了信令保真度的定义和传送方式,分析了信令传送成功率与纠缠度的关系,建立了保真度的计算模型,最后进行了仿真研究。结果表明,多用户量子信令传送成功率与量子信道的纠缠度密切相关,环境噪声对信道纠缠度的干扰限制了信令传送的距离和效率,在传送成功率与纠缠度之间存在指数变化规律。随着信令输出样本数的增大,信令保真度逐渐收敛。因此,为了确保量子信令的精确传送,必须根据通信距离适当调整信令输出样本数。