量子纠缠与超光速量子通信

量子通信是经典通信和量子力学相结合的一门新兴交叉学科.在介绍量子纠缠特性的基础上,对量子隐形传态进行了探讨,提出了超光速量子通信的途径.     

量子安全直接通信

量子通信利用量子力学原理进行信息传输和处理,具有高安全、高容量等优点.量子安全直接通信在量子信道中直接传输秘密信息,是一种新式的量子通信模式.自2000年提出以来,量子安全直接通信得到了迅速的发展.该文综述量子安全直接通信的基本原理,描述几个典型的量子安全直接通信协议.最后介绍量子安全直接通信的最新发展动态,展望量子安全直接通信的未来.     

两军问题的量子同步通信协议

基于量子信息中的EPR(Einstein-Podolsky-Rosen)关联对2个粒子之间的关联性和量子隐形传态技术,通过不可靠信道建立可靠的信道,设计了一个量子同步通信协议,有效地解决了两军问题.该量子同步通信协议在经典通信和量子通信中都有重要的应用价值.     

经典密码通信与量子密码通信的现状及发展趋势

对现有3种经典保密通信体系,即对称密钥体系、非对称密钥体系、Vernam密钥体系的现状和发展趋势进行了分析,指出了经典保密通信的局限性,重点阐述了绝对安全的量子密码通信的现状和发展趋势.     

含噪量子广播信道容量定理的求证与应用

量子广播信道是量子网络通信的基础。信道容量是信道最基本的特征,要利用信道进行有效可靠的通信,必须首先知道信道的容量。研究一个发送者、两个接收者的量子广播信道的容量问题。利用纠缠产生编码定理,求证了含噪量子广播信道容量定理,获得了含噪量子广播信道的经典-量子容量区域和量子-量子容量区域,并将该定理推广到量子去极化信道中,计算得到量子去极化广播信道的经典-量子容量区域。     

含噪多址量子信道容量定理的求证与应用

含噪多址量子信道的容量研究是实现量子多用户通信的基础.文中利用经典-量子纠缠产生编码定理和量子-量子纠缠产生编码定理求证了含噪多址量子信道容量定理,获得了含噪多址量子信道的经典-量子容量区域和量子-量子容量区域,并将该定理应用到多址量子相位翻转信道中,计算得到量子相位翻转信道的量子-量子容量区域,结果验证了容量定理的有效性,得到量子-量子容量区域是五边形区域.为了计算简便且不失一般性,求证过程考虑采用两输入-单输出信道的含噪多址量子信道模型.     

量子安全直接通信?

"墨子"号量子科学实验卫星的发射,进一步吸引了人们对量子通信的关注.自1984年IBM的Bennett和加拿大蒙特利尔大学的Brassard提出第一个量子密钥随机分配协议以来,量子通信能否进行机密信息的安全直接传输一直是困扰量子通信界的一个难题.2000年,清华大学龙桂鲁等萌芽了量子安全直接通信的初步思想,随后的几年,我们建立了量子安全直接通信的完整理论,创建了4个判据,构造了2个最早期完整的量子安全直接通信代表性方案,为量子安全直接通信方案设计及其应用提供了物理原理依据,吸引了众多学者的关注与投入,促进了这一领域的发展.本文首先以第一个量子秘钥随机分配协议为例介绍量子通信如何为经典保密通信服务;随后,以最早期完整的2个量子安全直接通信方案为基础,阐述了为什么可以进行量子安全直接通信,并介绍量子安全直接通信的物理原理.     

地空量子通信流程构建及策略分析

针对预警机的地空量子通信问题，首先对影响其传输信道的主要因素进行了分析。基于分析结果，构建一地空量子通信流程，可使地面站与预警机在双向对准和跟踪后进行量子态的无线传输；基于该通信流程搭建一地空量子广域网，网络由空中平台和地面通信端等设备组成，根据不同的通信节点剖析3种路由策略，验证其可行性；最后对量子比特传输错误率进行分析，仿真结果表明通过提高信道系数，缩小测量基的偏差角度以及减少纠缠交换、经典信息引起的差错率，可有效减小传输的误码率。     

基于Zigbee无线传感网的量子通信路由协议的研究

该文将无线传感网Zigbee技术与量子通信结合,在ZBR(ZigBee Routing)路由算法基础上,提出针对量子通信改进的QZBR(Quantum-ZigBee Routing)协议,阐述了实现量子信道建立和量子信息传输的具体过程。QZBR改进协议在路由选择中融入了量子纠缠粒子对数的度量,采用反向同步法在路由发现后进行反向路由建立时同步建立量子信道,达到提高效率、减少控制消息数量和缩减量子信道建立时间的目的。     

保密通信与量子密码术

总结了密码学的发展和目前的密码体制,分析了经典密码学目前存在的问题,阐述了量子密钥分配的安全性保证,详细介绍了量子保密通信的整体系统构成以及量子密钥分配的全过程。分析了该领域目前存在的实际问题和瓶颈技术,并提出了影响系统成码率的定量关系,对量子保密通信系统的主要研究方向进行了总结和展望。     

基于光开关的量子交换器

为了研究量子通信系统,提出了一种基于光开关的量子交换器,它是量子通信网络的节点．该量子交换器主要由交换模块、控制模块和输入输出模块组成．它在量子通信网络的发信者与收信者之间建立光子链路,为通信双方提供量子信道,用于传输量子信息．搭建了量子交换器平台,并用微弱光源对该量子交换器平台进行了测试,结果表明该量子交换器具备了量子通信网络中节点的功能,能够成功实现量子通信网络的功能．     

量子信息技术

量子特性在信息领域有着独特的功能,在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面有望突破现有经典信息系统的极限。量子信息科学正是由量子力学与信息科学相结合的一门学科。近年来量子信息在理论、实验和应用领域都取得重要突破。量子通信在一定程度上已经实现了商业应用并具有广阔的市场应用前景;量子计算机具有目前的计算机从原理上所不可能具有的无与伦比的威力,但目前尚未真正意义上的量子处理器的技术实现,基于量子光学和固态体系的量子处理器的研究大有可为。     

基于隐形传态的量子通信流量与用户监测

利用隐形传态需要传递测量信息的特点,由经典帧监控通信对象,并监测其流量.分析了基于隐形传态的量子网络通信过程,设计了一种监控通信用户与监测流量的方案.对通信过程中资源消耗进行研究,并提出粒子对消耗监控方案.     

基于纠缠交换的量子密钥分发

为了提高量子密钥分发的效率,提出了一种基于纠缠交换的密钥分配方案。该方案无需交换经典信息且不要进行任何酉操作,通信双方通过纠缠交换并利用贝尔测量即可生成密钥;除去少量用于检测量子信道安全的量子位,其余量子位都可以用来生成密钥,且每两对纠缠粒子就可以生成密钥的两个比特位。利用Stinespring Dilation定理证明了该方案的安全性并给出了效率分析。     

量子计算及其应用

讨论量子计算机模型及其物理实现方案，量子计算过程，量子计算模型和量子并行算法，分析量子计算的指数级存储容量和指数加速特征，并简述量子计算和量子信息技术在保留通信、密码系统、数据库搜索等重要领域的应用。     

量子通信中的量子加密网络

对量子密钥分发协议进行了研究，利用点－点量子密钥分发协议的基础上，基于传统密钥托管方案，推广到多点之间（即在网络环境下）的密钥分发协议，提出了多用户、多控制中心网络环境下量子密钥分发过程的实现方法。各中心节点只起到密钥存储、Bell基联合测量、对密钥进行接力传送的作用，密钥是动态产生的，各中心并不知道最终生成的密钥。     

两硬币量子博弈

以单硬币量子博弈理论为基础,给出了讨论两可分辨硬币量子博弈的一种方法:将两硬币视作是两个独立进行量子博弈的单硬币的线性叠加.并得出对于两可分辨的量子硬币,量子策略同样比经典策略更具优越性,采用量子策略的游戏者可完全控制游戏的胜负.