基于非最大纠缠信道的若干量子安全通方案设计
发布时间：2021-12-02 11:56
随着电商时代的来临,经典通信在信息速率和安全性方面面临极大挑战。而量子通信由于通信效率高、信息容量大和无条件安全的特性,逐渐成为通信领域的研究热点。本文以非最大纠缠量子态为信道,研究了三个量子安全通信方法。主要研究内容如下:（1）提出了一种基于蝶形量子网络编码的高维多粒子态远程制备方案,该方案中制备的信道可应用于多方量子密钥协商方案。与已有的态制备方案相比,该方案使用非最大纠缠量子态作为通信信道,具有较好的环境适应性;通过信道调制获取目标信道,提高了方案的可靠性与稳定性。此外,该方案采用网络编码技术,用于提高信息的传输效率和网络吞吐量。（2）提出了一种基于非最大纠缠四比特团簇态的多方量子密钥协商方案。由于方案采用了半正定算子测量,所有参与者应在原始密钥序列中选择测量成功公共位置的子密钥作为最终的协商密钥,无需执行复杂的多粒子联合测量,降低了对物理设备的要求。与现有的量子密钥协商方案相比,该方案不但能够实现共享密钥的公平协商,同时具有抵御攻击的安全性能,为研究实际通信场景中多方量子密钥协商提供了新思路。（3）提出了一种基于高维非最大纠缠贝尔态的多方量子密钥协商方案。鉴于三比特以上的量子纠...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１量子通信技术??量子隐形传态（ＱＴ）能够实现未知量子态的远程传送
旌于非最大纠缠信道的若Ｔ暈子安全通信方案设计?第＾卓最子信息学基础知识??安全性以及较强的抗干扰能力，同时也促进了量子通信技术的发展与应用，如量子隐??形传态、量子态制备、量子安全直接通信和量子密码通信等，如图２．１所示。??—?Ｃ?＾??量子隐形传态???／??ｆ?Ｎ??置子远程态制备??＼?ｙ??置子通信技术????量子安全直接通信?厂?—??量子密钥分酉己??／■?＂Ｎ??量子密码学????（???＿＿???Ｌ?量子密钥协商??Ｖ?／??图２．１量子通信技术??量子隐形传态（ＱＴ）能够实现未知量子态的远程传送。１９９３年，Ｂｅｎｎｅｔｔ等人??ｍ欠提出使用ｅｐｒ对和经典迪信实观未知ｈｔ了态隐形传送的理论方案，ｋ耍思想为：??粒子１是待传量子态，Ａｌｉｃｅ与Ｂｏｂ共享粒子２和３构成的ＥＰＲ纠缠对，且粒子３属??于Ｂｏｂ。Ａｌｉｃｅ的目标足将未知粒子１的状态传送给Ｂｏｂ，而并＋是传送粒了本讣。??借助经典信道，Ａｌｉｃｅ把对粒子１和２的测量结果发送给Ｂｏｂ，最后Ｂｏｂ根据经典信??息对粒子３执行相应的局域操作以获取目标形式，如图２．２所示。??经典通信??Ａｌｉｃｅ??？?Ｂｏｂ??一?ｚ?？?？?．、、＾??粒子?Ｉ?粒子２?粒子３??ＥＰＲ对??图２．２量子隐形传态??与量子隐形传态不同，在量子远程态制备（ＲＳＰ）中，发送方已经侦先掌握了目??标态形式，通过实施幺正变换及量子测量等操作能够使远程的接收力＇获得Ｈ丨小ｈｔ?ｒ？态。??自Ｌ〇［ｕｉ提出第一个量子远程态制备方案以米，这？研宄课题引起／广泛关注。到Ｈ??前为止，相继提出了
［｜４１等。在经典的态制备方案中，发送方独自掌握目标态的全部信息，??具有一定安全隐患。因此，产生了联合远程态制备［５９］（ＪＲＳＰ）的概念，由只掌握部分??信息的多位发送者合作为远程的接收者制备目标量子态。??随着量子通信技术的日益进步，网络通信行为成为了必然的研究趋势。当前互联??网通信存在着网络安全攻击及数据流量过大导致网络故障等诸多问题，很多学者认为??拥有绝对安全性和高速计算能力的量子通信有很大的研宄潜力。仿照传统网络的编码??思想，产生了量子网络编码的概念传统的蝶形网络如图２．３（ａ）所示，其中Ｍ与??Ａ／：连接的是公共通信的瓶颈信道，当信息传输量过大时会引起网络拥塞与等待时延。??采用网络编码技术后，网络中的中间节点不但能够存储和转发数据，而且具有整合数??据流及编码的功能，有益于扩大原始蝶形网络中瓶颈信道的容量和增加通信网络的吞??吐量，如图２．３（ｂ）所示。??（ａ）?ｚ（ｂ）??义?１?＾２??Ｘ，?？?ｘ２??ｐｉ?＾??？?？?？?？??－Ｖ２?Ｘ，??图２．３对蝶形网络（ａ）进行网络编码（ｂ）??此外，量子密码通信有两个重要的分支：量子密钥分发［６Ｑ］和量子密钥协商［３５］－［４７］。??量子密钥分发和量子密钥协商是量子密码研宄中的两个主要分支，其目的都是允许参??与者通过不安全的信道共享一组密钥信息，但两种方案所采用的方式却大不相同。在??量子密钥分发中，只有一名参与者决定密钥并将其分发给其他参与者。而量子密钥协??商则是由所有的参与者共同决定密钥的生成，并且共享密钥不能由参与者的任何子集??决定。例如在一个两方量子密钥协商方案中，参与者Ａｌｉｃｅ拥有私人密钥々１，而另一??个
【参考文献】：
期刊论文
[1]量子直接通信[J]. 李熙涵. 物理学报. 2015(16)
[2]Analysis of Information Leakage in Quantum Key Agreement[J]. 刘胜利,郑东,陈克非. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2006(02)
本文编号：3528389
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１量子通信技术??量子隐形传态（ＱＴ）能够实现未知量子态的远程传送
旌于非最大纠缠信道的若Ｔ暈子安全通信方案设计?第＾卓最子信息学基础知识??安全性以及较强的抗干扰能力，同时也促进了量子通信技术的发展与应用，如量子隐??形传态、量子态制备、量子安全直接通信和量子密码通信等，如图２．１所示。??—?Ｃ?＾??量子隐形传态???／??ｆ?Ｎ??置子远程态制备??＼?ｙ??置子通信技术????量子安全直接通信?厂?—??量子密钥分酉己??／■?＂Ｎ??量子密码学????（???＿＿???Ｌ?量子密钥协商??Ｖ?／??图２．１量子通信技术??量子隐形传态（ＱＴ）能够实现未知量子态的远程传送。１９９３年，Ｂｅｎｎｅｔｔ等人??ｍ欠提出使用ｅｐｒ对和经典迪信实观未知ｈｔ了态隐形传送的理论方案，ｋ耍思想为：??粒子１是待传量子态，Ａｌｉｃｅ与Ｂｏｂ共享粒子２和３构成的ＥＰＲ纠缠对，且粒子３属??于Ｂｏｂ。Ａｌｉｃｅ的目标足将未知粒子１的状态传送给Ｂｏｂ，而并＋是传送粒了本讣。??借助经典信道，Ａｌｉｃｅ把对粒子１和２的测量结果发送给Ｂｏｂ，最后Ｂｏｂ根据经典信??息对粒子３执行相应的局域操作以获取目标形式，如图２．２所示。??经典通信??Ａｌｉｃｅ??？?Ｂｏｂ??一?ｚ?？?？?．、、＾??粒子?Ｉ?粒子２?粒子３??ＥＰＲ对??图２．２量子隐形传态??与量子隐形传态不同，在量子远程态制备（ＲＳＰ）中，发送方已经侦先掌握了目??标态形式，通过实施幺正变换及量子测量等操作能够使远程的接收力＇获得Ｈ丨小ｈｔ?ｒ？态。??自Ｌ〇［ｕｉ提出第一个量子远程态制备方案以米，这？研宄课题引起／广泛关注。到Ｈ??前为止，相继提出了
［｜４１等。在经典的态制备方案中，发送方独自掌握目标态的全部信息，??具有一定安全隐患。因此，产生了联合远程态制备［５９］（ＪＲＳＰ）的概念，由只掌握部分??信息的多位发送者合作为远程的接收者制备目标量子态。??随着量子通信技术的日益进步，网络通信行为成为了必然的研究趋势。当前互联??网通信存在着网络安全攻击及数据流量过大导致网络故障等诸多问题，很多学者认为??拥有绝对安全性和高速计算能力的量子通信有很大的研宄潜力。仿照传统网络的编码??思想，产生了量子网络编码的概念传统的蝶形网络如图２．３（ａ）所示，其中Ｍ与??Ａ／：连接的是公共通信的瓶颈信道，当信息传输量过大时会引起网络拥塞与等待时延。??采用网络编码技术后，网络中的中间节点不但能够存储和转发数据，而且具有整合数??据流及编码的功能，有益于扩大原始蝶形网络中瓶颈信道的容量和增加通信网络的吞??吐量，如图２．３（ｂ）所示。??（ａ）?ｚ（ｂ）??义?１?＾２??Ｘ，?？?ｘ２??ｐｉ?＾??？?？?？?？??－Ｖ２?Ｘ，??图２．３对蝶形网络（ａ）进行网络编码（ｂ）??此外，量子密码通信有两个重要的分支：量子密钥分发［６Ｑ］和量子密钥协商［３５］－［４７］。??量子密钥分发和量子密钥协商是量子密码研宄中的两个主要分支，其目的都是允许参??与者通过不安全的信道共享一组密钥信息，但两种方案所采用的方式却大不相同。在??量子密钥分发中，只有一名参与者决定密钥并将其分发给其他参与者。而量子密钥协??商则是由所有的参与者共同决定密钥的生成，并且共享密钥不能由参与者的任何子集??决定。例如在一个两方量子密钥协商方案中，参与者Ａｌｉｃｅ拥有私人密钥々１，而另一??个
【参考文献】：
期刊论文
[1]量子直接通信[J]. 李熙涵. 物理学报. 2015(16)
[2]Analysis of Information Leakage in Quantum Key Agreement[J]. 刘胜利,郑东,陈克非. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2006(02)
本文编号：3528389
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