借助于推广Bell态实现两体量子态隐形传态

两比特量子隐形传态的实现直接关系到量子计算机的实现,因此提出一个任意两比特量子态的隐形传态方案,发送者能成功地将此量子态几率地传送给接收者.此方案中,16个推广的非最大纠缠Bell态(简称G态)之一充当量子信道.发送者通过实行推广的Bell态测量(G态测量),接收者通过引入一个辅助粒子并实施适当的么正变换和单粒子测量,能将此任意两比特量子态以一定的几率发送给接收者.此种隐形传态方案的成功几率由量子信道系数绝对值的最小值所决定.

Abstract：

Two-qubit quantum teleportation is closely related to quantum computation, so a teleportation protocol in which an arbitrary bipartite quantum state is perfectly teleported probabilistically from sender to receiver is proposed. One of 16 generalized non-maximally entangled Bell states (G states for simplicity) functions as quantum channel. The teleportation can be successfully realized with a certain probability if sender performs generalized Bell state measurements (G measurements) and receiver introduces an auxiliary particle and operates appropriate unitary transformations and single-qubit measurements. The probability of successful teleportation is determined by the smallest one among the coefficients' absolute values of the quantum channel.     

用非最大纠缠态实现三粒子部分纠缠态的量子受控传递

由于制备与传输中的环境耦合,现实中的纠缠态大部分是非最大纠缠态．在研究现有量子受控传递方案的基础上,提出了一种利用非最大纠缠态作为量子通道来几率地传输三粒子部分纠缠态的量子控制方案．在该方案中,选择量子通道中的一个粒子作为控制粒子,发送者进行一次Bell基测量和2次Hadamard门测量;控制者实施一次Hadamard门测量,并将他们的测量结果利用经典信道发给接收者;接收者根据他们的测量结果进行适当的幺正变换以及一些必要的投影测量就能得到待传的未知量子态．该方案是一种基于非最大纠缠态的几率受控的隐形传态方案,可以应用于远程量子计算、远程量子克隆、量子远程控制等．     

N粒子部分纠缠态的量子受控传递

由于制备与传输中的环境耦合,现实中的纠缠态大部分是非最大纠缠态．在研究现有量子受控传递方案的基础上,提出了一种利用非最大纠缠态作为量子通道来概率地传输N粒子部分纠缠态的量子控制方案,在该方案中,利用非最大（N＋2）-粒子GHZ态作为量子通道,在发送者进行一次Bell基测量、N-1次Hadamard门操作及｜0〉和｜1〉基测量,控制者实施一次Hadamard门操作及｜0〉和｜1〉基测量之后,接收者根据他们的测量结果,再进行一些适当的幺正变换以及一些必要的投影测量就实现了N粒子未知量子态的受控传递．该方案是一种基于非最大纠缠态的概率受控的隐形传态方案,并且成功的概率为2｜a｜^2。     

Controlled quantum secure direct communication and authentication protocol based on five-particle cluster state and quantum one-time pad

A controlled quantum secure direct communication and authentication protocol is proposed with a quantum one-time pad based on five-particle cluster state.Photon 4 in each five-particle cluster state is sent to the controller as permission.Unitary operation I(U)on photon4 according to identity-string of the receiver is used to forbid the controller to deduce secret message.The classical XOR operation serving as a one-time-pad is used to forbid external eavesdroppers to eavesdrop.Eavesdropping detection and identity authentication are implemented by previously shared reusable base identity-strings.In one transmission,one qubit of each five-particle cluster state is used as controller’s permission,and two qubits are used to transmit two classical bit information.     

基于量子隐形传态的数据链路层停等协议

提出了数据链路层中基于量子隐形传态的量子停等协议,即在数据链路层的2个站点进行通信时,传送量子信息,在设定的时间内,若接收方收到量子帧,则用量子信道来返回确认帧.根据量子隐形传态的瞬时性,该协议减少了2个站点通信的传播时延,从而降低了2个发送成功的量子帧之间的最小时间间隔,缩短了通信时间,提高了通信效率,而且发送方对所传送的量子信息是未知的,从而也提高了信息传输的保密性.     

基于5粒子团簇态实现2粒子未知态的量子隐形传态

提出了一个决定性的传输2粒子未知态的量子隐形传态方案.在这个方案中,发送者 Alice 和接收者Bob共享一个5粒子团簇态.首先,发送者Alice对自己手中的粒子做一次5粒子von-Neumann联合测量,并把测量的结果通过经典信道告诉接收者 Bob.接受者 Bob 根据发送者 Alice 通知的测量结果,对手中的粒子做相应的幺正变换,就能够获得发送者Alice想要传输的2粒子未知态.     

基于三方秘密共享4粒子团簇态实现三比特量子态的可控隐形传态

提出了三比特未知量子态的可控隐形传态方案,利用2个三方共享的4粒子团簇态作为量子信道,由第三方进行控制.首先,发送者(Alice)对其拥有的3个粒子对进行3次 Bell 基联合测量,并把结果通过经典信道告诉接收者(Bob)和控制者(Charlie).若控制者同意接收者重建未知量子态,则对自己的粒子对进行 Bell基测量,并将结果通知接收者.接收者根据发送者和控制者的测量结果,对自己拥有的粒子对做相应的幺正变换,就可以重建发送者要传的三比特未知的量子态,从而实现可控隐形传态     

Deterministic Teleportation of an Arbitrary Two-Qubit State Via a One-Dimensional Four-Qubit Cluster State

This paper presents an approach to deterministically teleport an arbitrary two-qubit state through a one-dimensional four-qubit cluster state serving as a probabilistic quantum channel. The channel is modulated in advance to avoid damage to the original states in this scheme, which is caused by the inevitable failure of constructing a channel between the sender and the receiver. The scheme is flexible because the channel can be modulated either by the sender or by the receiver, with the option of deciding whether the sender or the receiver modulates the channel, according to the distribution of the available particle resources. The efficiency can be improved by reusing previously discarded results that may lead to a faithful channel. The scheme can be uniformly performed, so the design process can be greatly simplified to realize a reliable deterministic teleportation. Finally, the scheme is extended to deterministic teleportation of an arbitrary n-qubit state in a generalized form.     

利用2个EPR对实现3粒子GHZ态的控制隐形传态

为了实现经济的控制隐形传态,提出一种利用2个部分纠缠EPR对实现3粒子GHZ态的概率隐形传输方案.该方案首先需要发送者向控制者申请量子信道,若控制者同意,才能通过纠缠交换,使发送者和接收者之间建立量子信道.然后发送者进行一次Bell基联合测量、两次H变换和两次单粒子测量.接收者根据发送者和控制者的测量结果,引入辅助粒子,进行两次控制非门操作和相应的幺正变换,就可以得到原始未知信息态的信息,传输成功的概率为4|a|~2|c|~2.该方案可以推广到N粒子GHZ态的控制隐形传输.若增加到N个EPR对为量子信道,还可以推广到(N-1)个控制者参与的N粒子GHZ态的控制隐形传输.该方案可以很好的应对一般的窃听方式.     

基于量子隐形传态的密钥交换与身份认证方案

量子密钥交换与身份认证是量子保密通信研究的核心内容,量子资源的充分利用,能有效地增加通信的保密。方案根据量子纠缠交换与隐形传态的基本原理及安全协议的设计原则,设计实现了一个量子密钥交换与身份认证同步实现方案,方案设计巧妙,充分利用了量子隐形传态和量子纠缠特性,增强了通信的安全性,有效避免了量子窃听,减少密性放大过程和经典信道所带来的安全威胁。     

一次量子通信量子密钥分发和认证协议的安全性分析

分析了一次量子通信量子密钥分发（QKD）和认证（QA）协议存在的安全性漏洞,协议能抵抗截取／重发攻击策略和纠缠攻击策略,但不能抵抗纠缠／截取攻击策略,严格意义上说,在有信道噪声情况下,仅通过一次量子通信不能实现QKD和QA,根据原协议的条件,提出了2个新协议：①直接测量共享的GHZ态;②通过在原协议中加入检测过程以抵抗纠缠／截取攻击策略。     

4粒子团簇态的可控隐形传态

为实现4粒子团簇态更加经济和安全的隐形传态,提出2种利用6粒子团簇态为量子信道的可控隐形传态方案,分别是3方参与的可控隐形传态方案和4方参与的可控隐形传态方案.在控制者同意信息传输的情况下,2种隐形传态方案成功的概率是一致的,为4|a|2,即选用最大纠缠的6粒子团簇态为量子信道时,传输成功率为100%.通过2种方案的对比发现,控制方的增多可以有效地提高信息传输的安全性,但同时会使接收方还原原始信息的操作更加复杂.     

基于EPR粒子对的信息签名协议

研究了利用Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)对的纠缠特性进行量子数字签名的方案,提出了一个基于测量结果比较的签名协议以及一个基于隐形传态的签名协议. 在基于测量结果比较的签名协议中,通信双方测量各自的EPR并将测量结果与消息M进行比较可以实现M的签名和验证,同时通过量子单向函数来保证协议的安全. 在基于隐形传态的签名协议中,消息发送者将M通过隐形传态传递给接收者来实现对M签名并验证,其安全性由量子隐形传态的物理特性来保证. 这两种协议均可以脱离可信赖的第三方,且通信过程中不需要密钥,具有无条件安全性.     

基于W和W-class态信道的概率性受控隐形传态

提出利用三粒子W和W-class态传送一个未知单粒子态从而实现受控量子隐形传态的方案。发送者Alice通过这种信道在Bob的控制下传送一个未知单粒子态给接受者Charlie。详细讨论了该方案,并给出了成功概率。     

N粒子纠缠GHZ态的控制性概率传送

提出了一种把N粒子纠缠GHZ态从发送者Alice传送给远方的接收者Bob的控制性隐形传送方案.在传送过程中,N对非最大纠缠EPR态和m粒子GHZ态被选择作为量子通道.发送者Alice先对它所拥有的粒子做贝尔态测量,然后每一位控制者对它们各自所拥有的GHZ态粒子先进行Hadamard变换再做投影测量,之后将它们的最终测量结果通过经典通道告知给接收者Bob,根据接收到的经典信息,Bob通过引入一个辅助粒子并且对它所拥有的粒子做唯一的通用幺正变换,就可以重现原始态.结果显示,传送成功的总概率为2N+1-m∏N k=1|ak|2,任何一个控制者的信息缺失都将导致传送的失败.     

无线传感网抗DDoS攻击的广播认证协议研究及应用

为了提高无线传感网络（WSN）广播认证抗DDoS（distributed denial of service）攻击的性能,构建了一种基于DBP-MSP和安全路径检测机制的广播认证协议.通过引入puzzle的难度等级k,合理控制广播节点的广播能耗;通过引入广播状态表,接收节点验证发送节点的puzzle解答,基于这种弱验证排除虚假数据包,防止了针对广播认证协议的DDoS攻击.性能分析表明：在无线传感网中,基于DBP-MSP（dynamic bit pattern-MSP）和安全路径检测的广播认证协议不仅具有抗DDoS性能,还能解决一般MSP（message specific puzzle）协议要求广播节点具有较强计算能力、充足的能源供应、较多的内存资源的问题,扩大其在一般无线传感网中的使用范围.     

四粒子纠缠W态的概率隐形传输

提出利用2个二粒子部分纠缠态作为量子信道,实现四粒子纠缠W态的概率隐形传输方案.发送者做3次幺正变换和2次Bell基测量,然后接收者通过引入辅助粒子并做适当的幺正变换,就能以一定的概率完成四粒子纠缠W态的隐形传输.     

基于6粒子团簇态的可控量子隐形传态

提出利用6粒子团簇态传送1个未知单粒子态从而实现可控量子隐形传态的方案,发送者对自己拥有的粒子做1次5粒子von-Neumann测量,控制者对其拥有的粒子作局域测量,接收者在控制者的帮助下对其自己拥有的粒子做相应的幺正变换,即可重新构造出发送者要传送的未知态,完成了可控量子隐形传态,该方案成功的概率为100%.     

任意三粒子态的概率隐形传输

给出了1个任意三粒子态的概率隐形传输方案.信道由1个二粒子部分纠缠态,1个三粒子部分纠缠GHZ态和1个三粒子部分纠缠W态组成.发送者作3次Bell基测量,然后接收者在第3方的帮助下(执行Hadamard操作和简单测量)引入合适的么正变换,就可以使1个任意三粒子态以确定的概率成功地由发送者传给接收者.成功的概率是由3个部分纠缠态的最小的系数决定的.     

连续变量的量子态受控超空间传送

提出一种除发送者与接收者之外还有第三者参与的连续变量量子态超空间传送的方案。在这个方案中，第三者是作为控制者出现的。由此，可能得到一个连续变量量子态超空间传送的网络，网络中的任意一个使用者均可向其他使用者传送量子态。