量子安全直接通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究.pdf

1、量子信息學(xué)是近年來迅速發(fā)展起來的以信息技術(shù)和量子力學(xué)基本原理為基礎(chǔ)的新型交叉學(xué)科，量子力學(xué)中的不可克隆定理和測(cè)不準(zhǔn)原理保證了量子信息系統(tǒng)的絕對(duì)安全性，因此量子信息技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注。量子通信技術(shù)作為量子信息領(lǐng)域中最成熟、實(shí)用化程度最高的研究?jī)?nèi)容得到了飛速的發(fā)展。從第一個(gè)量子密鑰分發(fā)協(xié)議BB84協(xié)議的提出，到量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)得以成功實(shí)現(xiàn)，量子通信系統(tǒng)在理論和實(shí)驗(yàn)中均取得了較大的研究成果。量子安全直接通信系統(tǒng)作為量子通信系統(tǒng)的研

2、究分支之一，具有無需產(chǎn)生量子密鑰而直接、安全的傳輸保密信息的特點(diǎn)，近年來受到了人們的廣泛關(guān)注。然而，目前量子直接通信系統(tǒng)的研究主要集中在對(duì)具體通信協(xié)議的設(shè)計(jì)中，所提出的通信協(xié)議均是基于理想通信環(huán)境，對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)用化研究較為欠缺。
　　本文以提高量子直接安全通信系統(tǒng)工程化、實(shí)用化為主要目標(biāo)，圍繞量子安全直接通信系統(tǒng)的噪聲問題和網(wǎng)絡(luò)化問題從以下三個(gè)方面展開深入的研究工作。
　?。?）分析了量子噪聲對(duì)量子通信系統(tǒng)的影響，考慮量子安

3、全直接通信系統(tǒng)對(duì)安全性的要求，將經(jīng)典量子編碼技術(shù)和量子系統(tǒng)相結(jié)合，提出一個(gè)基于無消相干子空間的量子安全直接通信系統(tǒng)模型。該模型能很好的克服由于集體相位消相干而引起的量子噪聲問題，本文對(duì)其工作流程和安全性問題進(jìn)行了詳細(xì)討論，解決了量子安全直接通信系統(tǒng)的噪聲問題，提高了該系統(tǒng)的安全性。
　?。?）在現(xiàn)有量子網(wǎng)絡(luò)基本理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合量子中繼器的基本概念，提出了一種基于量子中繼器的量子直接通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。首先針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的量子直接通信系統(tǒng)引

4、入量子中繼器的概念，提出了基于誘騙態(tài)的雙向量子態(tài)傳輸系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了通過量子中繼器連接的雙通信環(huán)量子安全直接通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加了量子安全直接通信系統(tǒng)的通信距離。討論了多通信環(huán)的量子直接通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，較好的提高了系統(tǒng)靈活性和實(shí)用性。對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的安全性進(jìn)行了分析，并將量子中繼器作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了吞吐量的仿真分析工作。
　?。?）對(duì)量子安全直接通信系統(tǒng)的復(fù)用問題進(jìn)行了研究，提出了基于自由空間傳輸?shù)牧孔影踩苯油ㄐ畔到y(tǒng)空分復(fù)用的理