基于GHZ態(tài)的無線量子通信網(wǎng)絡(luò)的研究.pdf

1、量子信息采用量子態(tài)作為傳輸信息的新型媒介，得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。量子通信技術(shù)是當今量子信息的熱門研究領(lǐng)域之一。目前，量子隱形傳態(tài)被廣泛應(yīng)用于量子通信的研究中。
　　本文的研究主要針對基于部分糾纏GHZ態(tài)的無線量子通信網(wǎng)絡(luò)，提出了基于部分糾纏GHZ態(tài)的單跳和多跳的量子隱形傳態(tài)方案。在無線量子通信網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，設(shè)計了一種基于Mesh結(jié)構(gòu)的量子通信網(wǎng)絡(luò)模型，同時依據(jù)該網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計了適用于多跳量子隱形傳態(tài)的路由協(xié)議。
　　首先，本

2、文選取部分糾纏GHZ態(tài)構(gòu)建量子信道，提出未知單粒子的單跳量子隱形傳態(tài)方案。在單跳量子隱形傳態(tài)方案中，通過在目的節(jié)點處引入輔助粒子，并利用一系列矩陣變換可以成功恢復(fù)出傳輸?shù)牧孔有畔?。接著，為了實現(xiàn)量子信息在量子通信網(wǎng)絡(luò)中成功進行遠距離傳輸，考慮多跳的量子隱形傳態(tài)方案。其中，先針對傳輸跳數(shù)為2的時候進行了推導(dǎo)分析?？梢园l(fā)現(xiàn)，目的節(jié)點處未引入輔助粒子時，也可以以一定概率成功恢復(fù)出量子信息。在此分析的基礎(chǔ)上，本文緊接著提出了兩種不同的多跳量子隱

3、形傳態(tài)方案。第一種方案未在目的節(jié)點處引入輔助粒子，當傳輸跳數(shù)為奇數(shù)時，量子信息傳輸成功的概率始終為0。第二種方案采取了單跳量子隱形傳態(tài)方案中的方法，在目的節(jié)點處引入了輔助粒子，無論傳輸跳數(shù)為奇數(shù)或者偶數(shù)，量子信息傳輸成功的概率都得到了提高。
　　然后，考慮到量子信息往往需要在量子通信網(wǎng)絡(luò)中進行傳輸，提出了適用于多跳量子通信網(wǎng)絡(luò)的模型。該模型借鑒了傳統(tǒng)的無線Mesh骨干網(wǎng)結(jié)構(gòu)，是一種分層式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用雙信道模式，網(wǎng)絡(luò)中具有無線經(jīng)

4、典信道和量子信道。該分層式模型能夠良好地應(yīng)用于無線量子通信網(wǎng)絡(luò)。本文除了具體分析了該網(wǎng)絡(luò)模型的特征外，還選取部分糾纏GHZ態(tài)作為量子信道，提出了該網(wǎng)絡(luò)模型對應(yīng)的量子路由協(xié)議。該路由協(xié)議在建立量子路由的過程時，也同時建立了節(jié)點與目的節(jié)點之間的直接量子信道。最終，源節(jié)點和目的節(jié)點之間建立了直接的量子信道，這樣源節(jié)點可以直接傳輸測量數(shù)據(jù)至目的節(jié)點。此時，相比于傳統(tǒng)的路由協(xié)議，該協(xié)議不需要逐跳打開數(shù)據(jù)包，進行量子測量并放入測量結(jié)果，減少了傳輸?shù)?/p>