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《北京邮电大学》 2009年
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量子安全通信及其线路模拟的研究

陈秀波  
【摘要】: 量子通信为秘密消息的安全传输提供了一种新的思路和方法,其安全性由量子力学基本原理来保证,与攻击者的计算能力无关。量子通信具有的这种得天独厚的优势,使得它已经成为量子信息学中的一个非常重要的研究方向。 本博士论文研究了量子安全通信协议及其量子线路的模拟实现。研究内容涉及四个方面,即:经典与量子相结合的安全通信,主要介绍了量子密钥分发(QKD)协议;直接传输经典信息的量子安全直接通信(QSDC)协议;直接传输量子信息的量子隐形传态协议;研究了量子线路模型,并设计了模拟实现部分安全通信协议的量子线路。取得了若干研究成果,具体如下: 在量子安全直接通信方面,我们提出了经由一般GHZ态,基于量子加密的一种量子安全直接通信协议。发送方使用共享私钥加密消息,接收方在第三方的监控与帮助下,利用共享私钥解密密文并直接读出传输的秘密消息。根据对诱骗粒子的检测窃听结果,通信者可以判断共享的纠缠密钥是否可以被重复使用。一般情况下,任何窃听都不可避免的扰动检测粒子的状态并且被发现。此外,该协议可以纠正发生的任意传输错误。 在传输量子信息的隐形传态方面,我们提出了一种保真度为1但成功概率小于1的概率隐形传态协议;一种不仅能传送量子态上编码的信息,而且能传送量子纠缠态结构的量子纠缠隐形传态协议;一种受控量子隐形传态协议。并且研究了变换算子与实现隐形传态协议的量子信道之间的关系。 量子线路模拟方法对于实验实现量子安全通信协议有重要的指导意义。我们研究了量子线路模型,设计了两个量子安全通信协议的线路模拟实现。一个是利用量子态幺正演化的通用门分解过程,对我们提出的一个基于W态的量子安全直接通信协议,设计了量子线路模拟实现;另一个是利用从初态到终态的分解过程,设计了用于概率性区分两个非正交态的POVM测量的量子线路,并给出了一个执行概率隐形传态协议的量子线路。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN918

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