量子密码通信原理及应用前景探究

文章主要介绍量子密码通信研究的历史,量子密钥生成和分发的基本原理以及相关的实验进展.首先介绍了经典密码学的基本原理及其保密方式,经典密码通信对更高安全性的追求,为量子密码通信的出现以及研究做了一个铺垫.根据量子力学中的海伯森不确定性原理,量子不可克隆原理,任何人都不可能窃听量子密码通信中的信息而不被发现.文章主要围绕BB84协议与B92协议,以及EPR佯谬的基本原理来展开讨论.在此基础之上介绍了当前世界范围内相应的实验研究及研究成果,并详细介绍了量子密码通信在国内的有关实验吸研究成果.最后展望了量子密码通信的发展前景和今后的发展方向.     

量子密码通信原理及应用前景探究

文章主要介绍量子密码通信研究的历史,量子密钥生成和分发的基本原理以及相关的实验进展。首先介绍了经典密码学的基本原理及其保密方式,经典密码通信对更高安全性的追求,为量子密码通信的出现以及研究做了一个铺垫。根据量子力学中的海伯森不确定性原理,量子不可克隆原理,任何人都不可能窃听量子密码通信中的信息而不被发现。文章主要围绕BB84协议与B92协议,以及EPR佯谬的基本原理来展开讨论。在此基础之上介绍了当前世界范围内相应的实验研究及研究成果,并详细介绍了量子密码通信在国内的有关实验及研究成果。最后展望了量子密码通信的发展前景和今后的发展方向。     

量子直接通信

量子通信作为量子信息研究的主要内容,是目前量子信息领域最具应用前景的一个部分.量子密码通信的目的是在合法的通信者之间实现绝对安全的通信过程.量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)是量子通信的一个重要研究内容.     

量子通信技术及发展

介绍了经典加密技术与量子加密技术的原理,对量子通信的实现过程、发展现状和发展趋势进行了论述,并澄清了对量子通信理解上的几个误区。     

揭秘量子密码、量子纠缠与量子隐形传态

以光子的偏振态为例,对量子力学、量子态、量子密码、量子纠缠和量子隐形传态作简要通俗而又力求准确的介绍。首先通过与经典物理的对比,引进量子力学的基本思想和量子态的基本涵义;接着介绍量子密码的BB84量子密钥分配方案;然后介绍量子纠缠,强调它不违反相对论。在此基础上,介绍了量子隐形传态,强调了经典通信在这个过程中的必不可少。     

量子纠缠与时空结构

众所周知,自然界中存在着四种基本相互作用,分别为强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用与引力相互作用。然而,前三者可以在量子力学的框架下自洽,只有特殊的引力相互作用尚未与其他相互作用统一。因此,追求引力的量子化是现代物理学最迫切和首要的目标。物理学家们发现,可以利用量子场论的方法来研究引力理论。在这过程中,我们发现量子纠缠、几何以及时空定域性之间的关系,这似乎暗示了通往量子引力的研究方向。通过量子纠缠,我们希望进一步探索量子引力领域,为引力的量子化找到一个突破口,从而发现时空的本质。文章简要回顾量子纠缠熵的历史发展,并讨论纠缠熵与几何之间的关系。     

光子纠缠和量子计算领域的两项世界纪录

据国家自然科学基金委员会2007年2月8日报道．中科大微尺度物质科学国家实验室的工作人员潘建伟和同事杨涛、陆朝阳等，最近通过实验成功制备出国际上纠缠光子数最多的薛定谔猫态和可直接用于量子计算的簇态，刷新光子纠缠和量子计算领域的两项世界纪录。该项研究成果以封面标题的形式发表在最新一期英国胁ture子刊Nature Physics上。审稿人评价其是“光学量子计算领域至今最先进的实验工作”，“为量子计算、量子纠错和量子力学基本问题的研究铺平了道路”。     

基于公钥的单向量子身份认证

提出了一种没有纠缠的量子公钥认证体系. 借助公钥密码基础设施(PKI)的思想, 引入一个可信的认证中心(CA)对用户注册并辅助认证. 一个用户A随机选择一个公钥, 通过注册后CA发给A一个私钥. A利用私钥对认证消息编码后发给CA, CA利用与公钥对应的秘密值对所接收的信息施加幺正操作, 然后发送给验证方. 验证方利用A的公开钥验证消息发送者(A)的身份.     

量子点与光子晶体微腔的耦合

近20年来,量子点与光子晶体微腔的耦合体系受到了国内外的广泛关注,并取得了迅速的发展.它提供了一个有效的光与物质相互作用的量子界面,在光学器件的优化以及量子信息处理等方面都有广泛的应用前景;同时,它具有高集成度,通过与波导集成可实现片上集成的光学芯片.本文主要介绍了自组织生长量子点与光子晶体微腔及其耦合体系的基本原理和...     

量子逻辑网络下的完全多回路量子密集编码

提出了一种完全的多回路的量子密集编码方案. 它可以提高张竞夫等人最近提出的核磁共振实现多回合量子稠密编码方案的信源容量. 信息接收方在每次循环中用两个量子比特来记录四个局域幺正操作.     

量子云计算理论与应用简述

经典计算机在处理大规模数据集或是高强度计算的时候,受硬件工艺与算法原理限制存在性能瓶颈。为了解决此类问题,人们构想出了用量子计算机通过量子力学的微观性质进行计算。近年来实验技术上的突破使得一些科技公司推出了面向公众的量子计算机,以更深刻地理解量子算法并解决一些实际问题。文章介绍了量子云计算的基本原理和发展现状,并给出了量子云计算应用的成功案例,希望以此引起人们对此领域的关注。     

三方量子超密编码的核磁共振实验实现

报道了使用液相核磁共振(NMR)实验技术, 利用三个量子位实现三方量子超密编码的实验过程. 实验表明: 根据龙桂鲁等人和Crudka 等人提出的多方量子超密编码的方案, 三量子位的量子超密编码只需要传送两个量子位便可以完成传送三个经典位信息的任务. 因此, 量子超密编码具有比经典通信更强大的信息传递能力.     

一类普适的量子密码相干光源

提出了普适量子密码相干光源的概念. 在量子密码领域, 弱相干态(WCP)和标记单光子态(HSPS)是目前最为常用的量子光源. 但是, 利用这两种光源和诱骗态(Decoy)方法相结合进行量子密钥分配时, 在密钥传输的最大安全距离及中短距离密钥生成率上各有优劣. 本文证明了利用标记配对相干态(HPCS)进行诱骗态编码, 在保证密钥最大安全传输距离的同时, 还可以提高中短距离的密钥率. 另外还证明了这种特性并不局限于所使用的具体密码协议, 对于BB84协议和SARG协议, HPCS+Decoy方案均可以提供比较理想的密钥生成率. 最后, 给出了一个有效可行的基于HPCS源的“1信号+2诱骗”的诱骗态编码方案.     

走近量子纠缠——“薛定谔的猫”实验概述

<正>名词解释:思想实验:是指使用想象力去进行的实验,所做的都是在现实中无法做到(或现实未做到)的实验。2012年10月9日,两位物理学家因为在量子信息技术领域作出巨大贡献而获得2012年诺贝尔物理学奖,他们是法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家戴维·瓦恩兰。     

难以解开的毛线——量子纠缠

《量子纠缠》,布莱恩·克莱格著,刘先珍译,重庆出版社2011年6月第一版．定价32．80元.看过刘慈欣《三体》系列小说的读者一定对其中三体人的“智子”武器留下了极其深刻的印象。三体人凭借小小的智子武器,一举摧毁了地球人庞大的联盟舰队,打了对手一个措手不及。而智子武器控制的基本原理之一,即是量子纠缠。     

量子密钥传输系统的主动相位补偿

量子密钥分配系统的稳定性是影响其实用性能的重要因素之一. 除光纤自身固有的双折射效应外, 环境造成的相位漂移也会严重影响密钥传输系统的性能. Faraday-Michelson (F-M)量子密钥分配系统可以自适应地补偿光纤双折射造成的影响, 但是在实际应用中, 相位漂移仍然会对系统性能产生较大影响. 本文详细分析了在实际中造成F-M系统相位漂移的主要原因, 并提出了一种高效的主动相位搜索和补偿方案. 应用这一方案, Faraday-Michelson系统在脱离光学平台的实际条件下进行了长时间稳定的量子密钥分配. 实验的传输距离大于37 km, 系统平均误码率1.59%, 误码波动标准差0.46%. 结果表明这一主动相位补偿技术在不增加额外器件的条件下, 可用于以双不等臂Mach-Zehnder(AMZ)干涉仪为基础的实际量子密钥分配系统.     

一脚踏进量子计算圈

<正>"他们使中国科学技术大学,乃至整个中国,牢牢地在量子计算的世界地图上占据了一席之地。"一段来自国外媒体的高度评价,不得不让我们再次审视一个十分高端的项目——"利用测量器件无关量子密钥分发解决量子黑客隐患"。这是一个由中国科学技术大学潘建伟院士及其同事张强、陈腾云与清华大学马雄峰等组成的联合研究小组,在近期取得的最新研究成果。该研究旨在通过量子通信技术这一根本性手段保障信息安全,而主攻方向就是完善量子密钥的分发方案。     

石墨烯量子点在肿瘤诊断与治疗中的应用

传统的治疗方式存在诸多缺陷,促使肿瘤治疗的研究转向纳米技术方向。利用纳米技术能够开发和制备纳米尺寸的功能材料,并将其用于疾病治疗、诊断和成像剂等方面。石墨烯量子点作为兼具石墨烯片状结构和量子点发光性质的碳基纳米材料,具有低生物毒性、高荧光量子产生率、稳定的光致发光性和优异的生物相容性等优点,被广泛应用于催化、传感、生物成像、医学诊断以及肿瘤治疗等不同的领域,也因此成为生物医药材料的研究热点。结合石墨烯量子点的制备、性质和应用等,文章主要综述了石墨烯量子点在药物递送、光动力治疗、光热治疗以及荧光成像与示踪等肿瘤诊断与治疗方面的研究。