基于团簇态量子安全通信

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1、摘要量子信息是量子力学和信息学的交叉学科，把量子力学运用到信息学中，为信息学带来了新的发展前景。量子力学中的量子纠缠概念被引用于量子信息，在量子计算和量子通信中起着至关重要的作用。量子力学中主要纠缠态有Bell态、GHZ态、W态和团簇态等。不同的纠缠态拥有不同的特点，而且用不同的制备方法得到的纠缠态也拥有不同的使用方法，纠缠态的研究也成为了量子信息学关注的重点。团簇态拥有最大联通性和持续纠缠性，把团簇态用于量子通信无疑在理论上优越于其他的纠缠态。根据量子纠缠的关联性和不可克隆性原理，量子密钥分配和隐形传态等许多量子通信的方案被提出，利用不同的纠缠态和不同的方法完成量子通信。量子信

2、息最重要的优势是它的无条件的安全性。本文利用团簇态的关联性，提出了实现量子密钥分配的方案，发送方和接收方通过Bell测量来获得密钥和对密钥安全性的检测，这种方法把团簇态作为密钥进行分发。然后本文提出了的另一种安全通信的方案，量子安全直接通信方案，文中介绍了基于四粒子团簇态和五粒子团簇态的两种方案。这两种方案把团簇态作为传送信息的量子信道，接、发双方需要先建立安全的量子信道然后来完成保密通信。关键词：量子纠缠；量子密钥分配；量子安全直接通信；团簇态AbstractQuantuminformationisacrosssubjectofquantummechanicsandinform

3、ationscience．Theapplicationofquantummechanicsisusedforinformatics，itbringsnewdevelopmentprospect．Theconceptofquantumentanglementofquantummechanicsplaysavitalroleinquantumcomputationandquantumcommunicationfields．ThemainentangledstatesofquantummechanicsincludeBellstates，GHZstates，Wstatesandclus

4、tersstates，ere．Differententangledstateshavedifferentcharacteristics．Anddifferententangledstateswithdifferentpreparationmethodshavedifferentusages．Theresearchofentangledstatesbecamethefocusofattentionofquantummechanics．Clustersstateshavemaximallyconnectedandpersistencyofentanglement．Usingclust

5、ersstateforquantumcommunicationistheoreticallysuperiortootherentangledstates．Accordingtothecorrelationofquantumentanglementandnocloningtheorem，manyquantumkeydistributionschemesandquantumteleportationschemesthatusedifferententangledstatesforquantumcommunication，areproposed．Themostimportantadva

6、ntageofquantuminformationisthattheinformationprocessisunconditionalsecurity．Inthepaper，aquantumkeydistributionschemebasedonclusterstatesisproposed．ThesenderandthereceivergetthekeyanddetectthesecuritywithBellmeasurement．Inthismethodtheclustersaredistributedasquantumkeys．Thenthispaperproposesan

7、othersecurecommunicationscheme，quantumsecuredirectcommunicationscheme．Therearetwoschemesthatbaseonthefour-qubitclusterstatesorfive-qubitclusterstatesinthefourthchapter．Intheschemetheseclusterstatesareusedtotransmitinformationasquantumchannel．