多方量子通信协议研究 毕业论文

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1、吉首大学 硕士学位论文  多方量子通信协议研究     2012年4月分类号密级公开UDC单位代码 吉首大学 硕士学位论文  多方量子通信协议研究ResearchofMulti-AccessQuantumCommunicationProtocol研究生姓名指导教师学科专业凝聚态物理研究方向光与物质相互作用提交论文日期2012年4月日论文答辩日期2012年5月日答辩委员会主席单击键入姓名论文评阅人单击键入姓名2012年4月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外

2、，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得吉首大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解吉首大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意吉首大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：

3、时间：年月日目录目录摘要iABSTRACTii第1章绪论11.1研究背景及现状11.1.1研究意义11.1.2背景及现状21.2量子通信的基本概念31.2.1量子纠缠态31.2.2量子通信协议41.3量子通信的基本方式简介51.3.1量子密钥分发51.3.2量子密集编码61.3.3量子隐形传态61.4量子克隆简介91.5论文章节安排和基本工作10第2章多量子位秘密共享122.1引言122.2量子隐形传态的物理原理122.3量子位秘密共享方案152.4本章小结17第3章多方量子网络通信协议183.1引言183.2量子态的复制与纠缠粒子对的传输18

4、3.2.1量子态的克隆与输出态的迹距离183.2.2纠缠粒子对的传输203.3多方量子访问通讯协议243.4多方访问量子网络通信协议安全性分析253.5本章小结26第4章总结与展望274.1总结274.2展望27II第页目录致谢29参考文献30作者在学期间取得的学术成果36II第页表目录表目录表2.1粒子2和粒子3的测量结果14表2.2粒子3的量子态15表3.1通信中各方的测量结果及幺正变换21表3.2测量结果和接收方为重构量子态所需幺正操作表23II第页图目录图目录图1.1量子隐形传态7图3.1网络拓扑图22图3.2任意两粒子态的量子隐形传态

5、23II第页ABSTRACT摘要随着科学技术日新月异，量子信息学已经成为近代物理学、计算机科学等领域被关注的研究方向，它是建立在量子力学理论的基础之上，也是量子力学的一个新的发展和应用的方向。量子信息学包括了量子计算与量子通信两大部分，量子通信又包括量子密集编码、量子密钥分发、量子隐形传态、量子安全直传通信等，量子密钥分发、量子隐形传态是量子信息学的两个重要的研究方向，利用量子态的不可克隆及量子隐形传态的瞬时性，可以将经典通讯的高效性、安全性提升一个新的台阶。为提高量子通讯效率，研究了多个粒子的量子秘密共享，进而在秘密共享的基础之上实现多方量子

6、网络的通讯协议，以减少通信过程中的传播时延与重复传播，提高了通信效率，降低了经典信道的负担。文中介绍了量子通信的基本概念和理论，着重介绍量子隐形传态技术、量子克隆技术以及量子网络的通信协议。一、提出以GHZ纠缠态作为量子信道，再辅以经典信道传送经GHZ纠缠态测量后的信息，便可实现量子位的秘密共享。基于上述思想，充分利用六粒子GHZ纠缠态的相关性，通过一次Bell基测量、四次单粒子测量和相应的幺正变换，从而实现四个量子位的秘密共享方案。二、提出了多方访问量子网络通信协议，即将量子纠缠交换技术、量子克隆技术与经典通信中的专线网络技术相结合，实现将经

7、典网络通信中的多方访问协议升级为量子网络多方访问协议，并显示了单粒子和纠缠粒子对的传输。在协议中，发送方在设定的时间内根据收到的确认帧判断需要重发的量子帧，由于利用了量子克隆技术且通信的多个用户之间重发的仅是丢失或出错的量子帧，从而减少了通信过程的传播时延与重复传播，提高了通信效率，降低了经典信道的负担，最后对协议的安全性进行了简单的分析。主题词：量子通信，通信协议，隐形传态，量子克隆第iii页ABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology,quantuminformaticsh

8、asbeenafieldthatmodernphysicsandcomputerscienceconcerns.Itisbasedonthebasis