量子信息傳輸與量子密鑰分配的理論研究.pdf

1、量子信息學(xué)通常包括量子計(jì)算和量子通信兩部分。作為量子信息學(xué)的核心內(nèi)容之一，量子通信為信息的傳輸提供了新的方法，其研究?jī)?nèi)容主要包括量子隱形傳態(tài)，量子遠(yuǎn)程態(tài)制備，量子密鑰分配、量子秘密共享以及量子稠密編碼等。本論文主要涉及了量子通信的三個(gè)方面，即量子隱形傳態(tài)、量子遠(yuǎn)程態(tài)制備和量子密鑰分配。 在量子隱形傳態(tài)方面，我們給出了一種新的二粒子糾纏態(tài)隱形傳輸方案。在該方案中，當(dāng)信道處于最大糾纏時(shí)，由一個(gè)屬于最大糾纏態(tài)的Bell態(tài)和一個(gè)屬于非最

2、大糾纏態(tài)的特殊二粒子W態(tài)組成傳輸信道，傳輸效率為2/3。通過(guò)引進(jìn)一個(gè)輔助粒子和構(gòu)造一個(gè)4×4幺正變換矩陣，解決了量子信道處于非最大糾纏情形下態(tài)畸變的恢復(fù)問(wèn)題。量子遠(yuǎn)程態(tài)制備與量子隱形傳態(tài)有著相同的目的，所不同的是在遠(yuǎn)程態(tài)制備中被傳送的量子態(tài)對(duì)發(fā)送方是已知的。我們?cè)O(shè)計(jì)了一組新的量子遠(yuǎn)程態(tài)制備步驟，將該步驟運(yùn)用于某些使用二粒子投影測(cè)量的遠(yuǎn)程態(tài)制備方案中，可以有效降低其經(jīng)典通信消耗。本文以一個(gè)遠(yuǎn)程制備三粒子Greenberger-Home-Z

3、eilinger(GHZ)態(tài)的方案作例子，對(duì)該遠(yuǎn)程態(tài)制備步驟進(jìn)行具體說(shuō)明，并給出了這種遠(yuǎn)程態(tài)制備步驟的適用范圍。在量子密鑰分配方面，我們給出了一種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的量子密鑰分配方案。該方案選用在量子比特?fù)p耗方面健壯性較好的W態(tài)作為量子糾纏資源，利用基于二粒子系統(tǒng)以及三粒子W態(tài)的兩個(gè)推廣型Bell不等式來(lái)保證方案的安全性，分別對(duì)存在竊聽(tīng)者(Eve)以及可信賴中心(Certificate Authority-CA)不可信的情況進(jìn)行了安全性分析。結(jié)