【摘要】：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,信息的安全傳輸愈發(fā)重要。在現(xiàn)有的計(jì)算能力下,傳統(tǒng)基于數(shù)學(xué)難解問(wèn)題的經(jīng)典密碼系統(tǒng)正在遭受嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。量子信息技術(shù)的出現(xiàn)為解決這一問(wèn)題提供了可能。量子保密通信是將量子疊加以及量子糾纏等獨(dú)特物理性質(zhì)和經(jīng)典信息理論相結(jié)合的一種新型通信方式,其安全性由量子力學(xué)特性所保證,以經(jīng)典理論無(wú)法實(shí)現(xiàn)的方式安全的傳輸信息。目前,量子通信理論已成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn),相關(guān)的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)研究獲得了飛速的發(fā)展。本文主要研究非對(duì)稱量子通信的相關(guān)理論,內(nèi)容包括量子隱形傳態(tài)(Quantum Teleportation,QT)和遠(yuǎn)程態(tài)制備(Remote State Preparation,RSP)。其中,對(duì)量子遠(yuǎn)程態(tài)制備的研究側(cè)重于完成多方量子比特的安全傳輸,對(duì)量子隱形傳態(tài)的研究則聚焦于實(shí)現(xiàn)特定的應(yīng)用。論文的主要工作如下:1、研究單向、雙向、非對(duì)稱以及環(huán)形的量子隱形傳態(tài)和量子遠(yuǎn)程態(tài)制備等量子通信協(xié)議。通過(guò)對(duì)協(xié)議中涉及到不同的量子信道(糾纏態(tài))的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行總結(jié)和歸納,提出了一個(gè)產(chǎn)生糾纏的新方法,可用于隱形傳態(tài)和遠(yuǎn)程態(tài)制備的多方量子通信。作為新方法的應(yīng)用之一,本文設(shè)計(jì)了一種新型的量子安全通信,即環(huán)形遠(yuǎn)程態(tài)制備。首先提出了一個(gè)四方單比特態(tài)的控制環(huán)形RSP協(xié)議,然后將它擴(kuò)展成制備任意量子態(tài)的多方控制環(huán)形RSP。同時(shí)指出,先前的雙向和非對(duì)稱協(xié)議可以看作是本文環(huán)形RSP協(xié)議的一種更簡(jiǎn)單的形式。2、量子隱形傳態(tài)大多都使用最大化糾纏態(tài)作為量子信道,但最大化糾纏資源只存在于理想情況下。研究了非最大化糾纏信道的量子隱形傳態(tài),基于非最大化糾纏GHZ態(tài)提出了一個(gè)新型的概率控制隱形傳態(tài)方案。通過(guò)引入多參數(shù)通用測(cè)量,可以根據(jù)量子信道參數(shù)調(diào)整測(cè)量基參數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最佳的成功概率。加入了量子控制者,使方案具有更高的靈活性。同時(shí)該方案可以被擴(kuò)展到接收者沒(méi)有足夠量子能力的半量子通信情況,進(jìn)一步擴(kuò)大了概率隱形傳態(tài)的應(yīng)用范圍。
【圖文】：

圖 2-8 CNOT 門1 0 0 00 1 0 00 0 0 10 0 1 0CNOTU . 述如下：假如控制量子比特置為 為 1，目標(biāo)量子比特將翻轉(zhuǎn)。具體 00 ，0 1 01 ，10 11 ，11 的方法是將其視為經(jīng)典異或門的推其中 是模 2 加法，相當(dāng)于控制存在目標(biāo)量子比特當(dāng)中。的信息，就需要對(duì)量子態(tài)進(jìn)行測(cè)量

稱方案的一種特殊形式，環(huán)形方案也被考慮作為目標(biāo)方案的一種新思路。通過(guò)對(duì) Chen等人[23]提出的三方環(huán)形量子隱形傳態(tài)方案進(jìn)行探索和分析，思考能否將三方擴(kuò)展到多方，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)多方的環(huán)形方案？基于該想法，結(jié)合量子通信協(xié)議的研究與分析，發(fā)現(xiàn) Li 等人[21]使用九比特糾纏態(tài)提出的雙向量子隱形傳態(tài)和 Nie 等人[22]使用七比特糾纏態(tài)提出的非對(duì)稱量子隱形傳態(tài)方案中的量子信道存在一些規(guī)律。利用這些規(guī)律，提出了一個(gè)產(chǎn)生糾纏的新方法，，可用于隱形傳態(tài)和遠(yuǎn)程態(tài)制備的多方量子通信。作為新方法的應(yīng)用之一，設(shè)計(jì)了一種新型的量子安全通信，即環(huán)形 RSP。在本章首先提出了一個(gè)四方單比特態(tài)的控制環(huán)形 RSP 協(xié)議，然后將它擴(kuò)展成制備任意比特態(tài)的多方控制環(huán)形 RSP。同時(shí)在方案中指出：先前的雙向和非對(duì)稱協(xié)議可以看作是我們環(huán)形RSP 協(xié)議的一種更簡(jiǎn)單的形式。3.2 量子通信協(xié)議的研究與分析3.2.1 單向量子通信簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，單向量子通信就是通信雙方 A 和 B，A 作為發(fā)送者，B 作為接收者，利用 A 和 B 共享的糾纏信道，A 給 B 隱形傳輸量子比特的過(guò)程。如圖 3-1 所示。
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O413;TN918

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本文編號(hào)：2614066