量子通信若干理論方案.pdf

1、量子信息是量子力學(xué)和信息科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,它包括量子通信與量子計(jì)算,是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。本文研究屬于量子信息中的量子通信研究領(lǐng)域,涉及量子密鑰分配、量子安全通信和量子秘密分享等三個(gè)方面,主要內(nèi)容包括:
　　(1)基于Bell態(tài)和量子糾纏交換,我們提出了一個(gè)量子密鑰分配方案。在該方案中,密鑰發(fā)送者首先準(zhǔn)備一批EPR光子對(duì),每個(gè)EPR對(duì)任意地處在四個(gè)Bell態(tài)之一。發(fā)送者從每個(gè) EPR對(duì)里抽出一個(gè)光子組成一光子序列,剩下的另一個(gè)光子

2、組成另一序列;將其中的一光子序列發(fā)送給密鑰接收者。發(fā)送者和接收者選出一部分EPR光子對(duì)進(jìn)行信道安全性檢測(cè),然后他們對(duì)剩下的EPR光子對(duì)進(jìn)行分組。每組僅有兩個(gè)EPR光子對(duì),發(fā)送者向接收者公布每組中任意一個(gè)EPR對(duì)的Bell態(tài)。發(fā)送者和接收者都對(duì)每組中自己擁有的兩個(gè)光子進(jìn)行Bell基測(cè)量。發(fā)送者的測(cè)量結(jié)果可通過一么正變換至其未公布的Bell態(tài);接收者的測(cè)量結(jié)果也可通過一么正變換至于發(fā)送者公布的Bell態(tài)。理論上可知,這兩個(gè)么正變換相同。據(jù)此

3、,雙方可建立起密鑰。該量子密鑰分配方案的效率是50％。
　　(2)基于高維希爾伯特空間的GHZ態(tài)和重排粒子序,我們提出了一個(gè)超級(jí)稠密編碼量子安全通信方案。在這個(gè)方案中,首先信息發(fā)送者通過么正操作將秘密信息加載在許多GHZ態(tài)上;之后,其打亂依照加密信息排列的粒子序列,同時(shí)插入一些處于極化狀態(tài)的單粒子,并將整個(gè)粒子序列傳送給信息接收者。發(fā)送者告訴接收者單粒子在粒子序列中的位置。接收者測(cè)量單粒子,然后和發(fā)送者溝通以判斷通信道的安全性。若

4、信道安全,發(fā)送者指導(dǎo)接收者將打亂的粒子序列恢復(fù)。接收者則可通過測(cè)量GHZ態(tài)讀出信息發(fā)送者的秘密信息。該方案明顯具有高容量與節(jié)約量子資源的特點(diǎn)。
　　(3)基于“乒乓協(xié)議”,我們利用糾纏光子對(duì)和Hadamard門提出了一個(gè)量子秘密分享方案。在這個(gè)方案中,分享者B擁有一個(gè)EPR光子對(duì),其留下一個(gè)光子。另一個(gè)光子依次經(jīng)過其他分享者C、D、E、…、Z,每個(gè)分享者都對(duì)該光子做操作(操作為I、σx、σy、σz和H之一)。最后,光子到達(dá)信息發(fā)送