量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)路由及糾纏貝爾態(tài)測(cè)量的研究.pdf

1、量子通信由于其無(wú)條件的安全特性，以及糾纏等其它方面的出色性能，越來(lái)越受到人們的重視。一方面，量子通信具有許多經(jīng)典通信所無(wú)法比擬且不具備的天然優(yōu)勢(shì)；另一方面，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)和信息安全的需求也在日益增多。量子糾纏是量子力學(xué)中最為奇特的現(xiàn)象。對(duì)未知糾纏對(duì)的非破壞性測(cè)量和分析，對(duì)未來(lái)安全地利用量子糾纏特性非常重要。量子密鑰分發(fā)是量子通信中最早發(fā)展的，也最為成熟的一種方案?；诹孔用荑€分發(fā)方案的量子保密通信已經(jīng)被證明了其絕對(duì)安全性?；诳尚胖欣^的量子

2、密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)因其擴(kuò)展性強(qiáng)且技術(shù)較為成熟，已經(jīng)逐漸成為量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的首選方案。那么如何保證基于可信中繼的量子通信網(wǎng)絡(luò)的安全成為了急需解決的重要問(wèn)題。
　　基于此，本文重點(diǎn)研究了兩個(gè)方面：一是糾纏光子對(duì)貝爾態(tài)的非破壞性測(cè)量方法的研究；二是基于博弈論和鏈路剩余密鑰量的動(dòng)態(tài)路由選擇算法的研究。
　　首先，本文介紹了量子通信的基本概念和原理，以及目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。其次，對(duì)量子通信所依賴的量子力學(xué)方面的基本物理原理做了分析，并詳

3、細(xì)研究了目前廣泛使用的兩個(gè)重要量子密鑰分發(fā)協(xié)議：BB84協(xié)議和B92協(xié)議。
　　然后，在充分研究傳統(tǒng)貝爾態(tài)測(cè)量方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)方法會(huì)對(duì)糾纏光子對(duì)的初始量子態(tài)產(chǎn)生不可逆破壞的缺陷，本文提出了一種非破壞性的貝爾態(tài)測(cè)量方法。該方法充分利用受控非門等量子邏輯器件和偏振分光棱鏡等光學(xué)器件，借助兩個(gè)輔助模式，通過(guò)Q和Q+兩個(gè)測(cè)量模塊，依據(jù)兩個(gè)單光子探測(cè)器的探測(cè)結(jié)果，即可在不破壞被測(cè)糾纏光子對(duì)的初始量子態(tài)的情況下，對(duì)被測(cè)糾纏光子對(duì)進(jìn)行分類

4、。
　　最后，在研究博弈論理論和鏈路剩余密鑰量的基礎(chǔ)上，本文提出一種基于博弈論和鏈路剩余密鑰量的量子通信網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)路由選擇算法。在量子保密通信網(wǎng)中，安全性和密鑰的均衡利用缺一不可。在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行信息傳輸時(shí)，把信息發(fā)送方和接收方作為博弈的一方，把攻擊者作為博弈的另一方，將信息的安全傳遞和鏈路剩余密鑰量作為收益，雙方采用不同的策略進(jìn)行博弈，得到對(duì)應(yīng)的收益值。通過(guò)求解對(duì)應(yīng)的線性規(guī)劃方程，可得到在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜兔荑€狀態(tài)下兼具安全性和密鑰均衡利