基于GHZ态的无线量子通信网络的研究

发布时间：2017-12-22 13:25

  本文关键词：基于GHZ态的无线量子通信网络的研究　出处：《东南大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 无线量子通信网络 部分纠缠GHZ态 多跳量子隐形传态 量子路由协议

【摘要】：量子信息采用量子态作为传输信息的新型媒介,得到了国内外的广泛关注。量子通信技术是当今量子信息的热门研究领域之一。目前,量子隐形传态被广泛应用于量子通信的研究中。本文的研究主要针对基于部分纠缠GHZ态的无线量子通信网络,提出了基于部分纠缠GHZ态的单跳和多跳的量子隐形传态方案。在无线量子通信网络的环境下,设计了一种基于Mesh结构的量子通信网络模型,同时依据该网络模型设计了适用于多跳量子隐形传态的路由协议。首先,本文选取部分纠缠GHZ态构建量子信道,提出未知单粒子的单跳量子隐形传态方案。在单跳量子隐形传态方案中,通过在目的节点处引入辅助粒子,并利用一系列矩阵变换可以成功恢复出传输的量子信息。接着,为了实现量子信息在量子通信网络中成功进行远距离传输,考虑多跳的量子隐形传态方案。其中,先针对传输跳数为2的时候进行了推导分析。可以发现,目的节点处未引入辅助粒子时,也可以以一定概率成功恢复出量子信息。在此分析的基础上,本文紧接着提出了两种不同的多跳量子隐形传态方案。第一种方案未在目的节点处引入辅助粒子,当传输跳数为奇数时,量子信息传输成功的概率始终为0。第二种方案采取了单跳量子隐形传态方案中的方法,在目的节点处引入了辅助粒子,无论传输跳数为奇数或者偶数,量子信息传输成功的概率都得到了提高。然后,考虑到量子信息往往需要在量子通信网络中进行传输,提出了适用于多跳量子通信网络的模型。该模型借鉴了传统的无线Mesh骨干网结构,是一种分层式的网络结构,采用双信道模式,网络中具有无线经典信道和量子信道。该分层式模型能够良好地应用于无线量子通信网络。本文除了具体分析了该网络模型的特征外,还选取部分纠缠GHZ态作为量子信道,提出了该网络模型对应的量子路由协议。该路由协议在建立量子路由的过程时,也同时建立了节点与目的节点之间的直接量子信道。最终,源节点和目的节点之间建立了直接的量子信道,这样源节点可以直接传输测量数据至目的节点。此时,相比于传统的路由协议,该协议不需要逐跳打开数据包,进行量子测量并放入测量结果,减少了传输的时延。最后针对上述量子路由协议进行了仿真和分析。本文具体分析并推导了量子信道的建立过程。随后,结合具体的实例,从路由请求和路由应答两方面分析了路由协议。此外,通过具体的仿真实例,分析了在无线量子Mesh骨干网网络中量子信息多跳隐形传态的成功概率,可以验证上述所提的多跳隐形传态方案的可行性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O413;TN918

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本文编号：1319690