可靠的三方量子網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計與分析.pdf

1、隨著多媒體業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展,許多通信業(yè)務(wù)都要求網(wǎng)絡(luò)具有可靠的、安全的、高效的多播通信能力。然而,經(jīng)典的多播通信網(wǎng)絡(luò)利用多播幀在不可靠的物理鏈路上實現(xiàn)可靠通信,具有效率低、安全性不高等特點,難以實現(xiàn)多方之間的同步通信。將經(jīng)典通信與量子通信相結(jié)合構(gòu)造量子通信網(wǎng)絡(luò)以提高網(wǎng)絡(luò)的性能,這是量子通信網(wǎng)絡(luò)實用化的必然趨勢。在深入分析現(xiàn)有的經(jīng)典多播網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及量子網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的基礎(chǔ)上,本文利用量子力學(xué)中糾纏態(tài)的非定域關(guān)聯(lián)性,借助量子隱形傳態(tài)、量子態(tài)遠程

2、制備和量子信息傳輸?shù)乃矔r性等基本原理和特性,致力于設(shè)計安全、高效和可靠的三方量子網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。取得的主要研究結(jié)果如下:
　　提出一種三方量子確認幀傳送和檢測方法。接收方Bob和Charlie僅需對自己的粒子執(zhí)行Bell基測量和X基測量就能分別返回量子確認幀和量子否認幀給發(fā)送方Alice。在允許破壞量子態(tài)的情況下,選取恰當?shù)南禂?shù),Alice能同時收到和準確地區(qū)分Bob和Charlie返回的量子確認幀或量子否認幀。三方量子確認幀傳送和

3、檢測方法能實現(xiàn)三方之間的同步通信并縮短通信者之間總的傳播時延及對確認幀的處理時延。
　　設(shè)計一個三方量子隱形傳態(tài)方案及兩個三方量子態(tài)遠程制備方案,兩個接收方能同時收到發(fā)送方發(fā)送的量子態(tài)。量子隱形傳態(tài)方案允許發(fā)送方Alice將量子態(tài)?0,?1?同時發(fā)送給接收方Bob和Charlie。兩個三方量子態(tài)遠程制備方案分別為單粒子量子態(tài)三方遠程制備方案和兩粒子糾纏態(tài)三方遠程制備方案,需制備的量子態(tài)分別為01???和0011???,僅需消耗三個

4、經(jīng)典比特,有效地減少經(jīng)典通信開銷,并能抵抗截獲重發(fā)和糾纏測量攻擊。
　　設(shè)計兩類可靠的三方量子網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,分別為基于GHZ態(tài)的可靠的三方量子網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和基于量子隱形傳態(tài)或量子態(tài)遠程制備的三方量子網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。利用三方量子確認幀的傳送和檢測方法,通過量子糾纏信道返回量子確認幀和量子否認幀;量子幀的發(fā)送及量子確認幀和量子否認幀的返回都是瞬時完成的,縮短傳輸時間,提高通信效率。在基于量子隱形傳態(tài)或量子態(tài)遠程制備的可靠的三方量子網(wǎng)絡(luò)通