基于混合纠缠和高维量子态的量子密钥分配协议设计与分析

发布时间：2024-06-11 05:02

　　不断探索量子密钥分配方案的优化方法,设计高效率的量子密钥分配协议并从理论上充分证明协议的安全性,对建立完备的量子保密通信理论体系、推进未来量子密码实用化发展尤为重要。针对现有量子密钥分配方案中量子纠缠资源利用率不高、密钥分配速率受限等缺陷,本文分别基于混合量子纠缠信道和高维量子Hilbert空间设计了两种量子密钥分配方案。论文的主要研究工作如下:为了提高传统量子密钥分配系统中纠缠资源的利用率,提出了一种基于EPR态和GHZ态的随机混合量子信道的量子密钥分配方案。该方案利用量子密集编码将EPR态和GHZ态整合在一种编码框架中完成密钥分配。建立的随机混合量子纠缠信道具有灵活性、经济性和机密性,信息的传递通过在量子信道中来回发送两种纠缠资源的单粒子来实现。该方案中使用了多轮窃听检测和诱骗态方法来保证协议的安全性。在理想无噪信道中,该方案能够抵抗截获-测量-重发攻击和纠缠粒子攻击,在实际有噪信道中,方案的安全性需要使用纠缠提纯和量子保密增强等技术加以保障。为了打破传统量子密钥分配方案信息效率的限制,设计了一种基于量子傅里叶变换的高维量子密钥分配方案,该方案进一步提高了密钥分配效率,并增大了信道...

【文章页数】：48 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图３．２平均传递信息量??此外，基于测量的量子通信方案的理论信息效率表示为７?＝?ｈｂ，＋＾〇［４２］

子信道，该方案利用３．３节中提出的联合密集编??码，可以实现往返传输ＧＨＺ态的一个粒子就可以携带３比特的信息量。因此，??对于包含Ｍ个ＥＰＲ态和Ｎ个ＧＨＺ态的混合量子信道而言，理想情况下协议可??以实现２Ｍ?＋?３＃比特的信息编码，每轮通信传递的平均信息量７？为??（２Ｍ?＋?３....

图４．２基于量子傅里叶变换和ＣＮＯＴ门的两方高维ＱＫＤ方案??

量操作。??步骤７：在测量完成之后，Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ公布各自使用的测量基，抛弃当测??量基选择不同时的数据，双方一起估算整个过程产生的量子误码率并对生成的??原始密钥进行后处理。??ＡＨｃｅ?變Ｔ??ｗ?Ｂｏｂ??ｋ）［＾—＾Ｗ?■■?｜〇＞；）??—丨一??￣￣１?ｈ?ｉ?Ｆ....

图４．３检测到窃听者的可能性??４．５．３纠缠粒子攻击??

?第４章基于量子傅里叶变换的高维量子密钥分配方案???１?＞．??Ｃ．８?ｖ??０６?－??Ｐ??０４?＞??Ｃ２?ｖ??：、??２０?２５??°?，ｃ?，??ｃ?ｃ??图４．３检测到窃听者的可能性??４．５．３纠缠粒子攻击??Ｅｖｅ使用纠缠粒子攻击将辅助量子态与｜〇＇＞产生纠缠....

本文编号：3992448