可靠的三方量子網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、隨著多媒體業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展,許多通信業(yè)務(wù)都要求網(wǎng)絡(luò)具有可靠的、安全的、高效的多播通信能力。然而,經(jīng)典的多播通信網(wǎng)絡(luò)利用多播幀在不可靠的物理鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠通信,具有效率低、安全性不高等特點(diǎn),難以實(shí)現(xiàn)多方之間的同步通信。將經(jīng)典通信與量子通信相結(jié)合構(gòu)造量子通信網(wǎng)絡(luò)以提高網(wǎng)絡(luò)的性能,這是量子通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)用化的必然趨勢(shì)。在深入分析現(xiàn)有的經(jīng)典多播網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及量子網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的基礎(chǔ)上,本文利用量子力學(xué)中糾纏態(tài)的非定域關(guān)聯(lián)性,借助量子隱形傳態(tài)、量子態(tài)遠(yuǎn)程

2、制備和量子信息傳輸?shù)乃矔r(shí)性等基本原理和特性,致力于設(shè)計(jì)安全、高效和可靠的三方量子網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。取得的主要研究結(jié)果如下:
　　提出一種三方量子確認(rèn)幀傳送和檢測(cè)方法。接收方Bob和Charlie僅需對(duì)自己的粒子執(zhí)行Bell基測(cè)量和X基測(cè)量就能分別返回量子確認(rèn)幀和量子否認(rèn)幀給發(fā)送方Alice。在允許破壞量子態(tài)的情況下,選取恰當(dāng)?shù)南禂?shù),Alice能同時(shí)收到和準(zhǔn)確地區(qū)分Bob和Charlie返回的量子確認(rèn)幀或量子否認(rèn)幀。三方量子確認(rèn)幀傳送和

3、檢測(cè)方法能實(shí)現(xiàn)三方之間的同步通信并縮短通信者之間總的傳播時(shí)延及對(duì)確認(rèn)幀的處理時(shí)延。
　　設(shè)計(jì)一個(gè)三方量子隱形傳態(tài)方案及兩個(gè)三方量子態(tài)遠(yuǎn)程制備方案,兩個(gè)接收方能同時(shí)收到發(fā)送方發(fā)送的量子態(tài)。量子隱形傳態(tài)方案允許發(fā)送方Alice將量子態(tài)?0,?1?同時(shí)發(fā)送給接收方Bob和Charlie。兩個(gè)三方量子態(tài)遠(yuǎn)程制備方案分別為單粒子量子態(tài)三方遠(yuǎn)程制備方案和兩粒子糾纏態(tài)三方遠(yuǎn)程制備方案,需制備的量子態(tài)分別為01???和0011???,僅需消耗三個(gè)

4、經(jīng)典比特,有效地減少經(jīng)典通信開(kāi)銷(xiāo),并能抵抗截獲重發(fā)和糾纏測(cè)量攻擊。
　　設(shè)計(jì)兩類(lèi)可靠的三方量子網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,分別為基于GHZ態(tài)的可靠的三方量子網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和基于量子隱形傳態(tài)或量子態(tài)遠(yuǎn)程制備的三方量子網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。利用三方量子確認(rèn)幀的傳送和檢測(cè)方法,通過(guò)量子糾纏信道返回量子確認(rèn)幀和量子否認(rèn)幀;量子幀的發(fā)送及量子確認(rèn)幀和量子否認(rèn)幀的返回都是瞬時(shí)完成的,縮短傳輸時(shí)間,提高通信效率。在基于量子隱形傳態(tài)或量子態(tài)遠(yuǎn)程制備的可靠的三方量子網(wǎng)絡(luò)通