量子安全直接通信的研究

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1、分类号：ＴＮ９１８学校代码：１０６９７：２０１３２０９１７密级；公开学号＂馨沪々扣义《ＴＯＳ＾ＨＩＩｑ硕±亨恆巧交ＭＡ’ＳＴＥＲＳＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ貴子安全直接通信的研究ｔＩｒ＾ｆ学科若称：通信与信息系统作者：曹正文副教授：杜娜指导老师西北大学学位评定委员会二〇－六年六月ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｕａｎｔｕｍＳｅｃｕｒｅＤｉｒｅｃｔＱＣｏｍｍｕｎｉｃａｏｎ村Ａｔｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉ行ｅｄｔｏＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎａｒｔｉａ

2、ｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｐｑｆｏｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆＭａｓｔ：ｅｒｇｉｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｓｔｅｍｓｙＢｙＤｕＮａＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＣａｏＺｈｅｎｗｅｎＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆｅｓｓｏｒｐｇＪｕｎｅ２０１６西北大学学位论文知识产巧黄明书本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大

3、学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》或其它相关数据库。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：指导教师签名：亦疋）Ｔｆ—ｏ＞１ｙｆｔ年＾月Ｉ）曰山＆年＾月曰西北大学学位论文独倒性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的

4、研究成果，也不包含为获得西北大学或其它教育化构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对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谢意。学位论文作者签名；初决４年ｔ月曰摘要科技的发展在方便人类生活的同时，也使得信息安全面临越来越严峻的挑战。而国家，量子安全通信Ｗ量子力、政治、商业Ｗ及私人活动的进行都离不开信息的安全传输一。学特性为其提供了种全新的安全保障，并逐渐引起相关领域的广泛关注和深入研究作为量子通信的重要组成部分，量子安全直接通信可在通信过程中直接传输秘密消息而不需要提前建立密钥

5、，，，在简化通信过程的同时确保了信息安全有效的传输。目前量子安全通信在实验室和实际应用中都己经取得很大的成就，我国也预计在今年发射第一颗量子卫星，所Ｗ在保证安全性的条件下，，大力加强对提高通信效率的研巧具有重要的实际意义。本文所做的工作主要如下：１、、基于量子力学基础，简单介绍了量子隐形传输量子纠缠转移和量子密集编码－等较成熟的量子技术，并详细研究了经典的ＢＢ８４协议和ｐｉｎｇｐｏｎｇ协议，对它们的安全性レ义及通信效率作了具体的分析。２一、在控制码的基础上，提出了种基于单光子的量子安全直接通信方案。方案中原始

6、量子态由接收方制备，控制码的使用可Ｗ使通信双方减少经典信息的交换，同时使用了两组互不正交的量子志。和Ｗ往方案不同的是，此协议中四个量子态可Ｗ分别代表不同的信息，２倍从而使编码容量提升到相关思路协议的。整个通信过程中，除了接收方，任何人都不知道量子比特的初始状态，从而保证了信息的可靠传输。在多种攻击方式下，方案都可Ｗ有效的克服攻击，证明了方案的安全性。一３。、提出了种基于淮合粒子的高容量量子安全直接通信方案目前大部分协议对用作安全检测的粒子都予Ｗ抛弃，产生了很大的浪费。针对此情况，协议将秘密信息分一为两部分进行传输

7、ＥＰＲ一，部分在纠缠对上传输，另部分则是先加密后再加载到单粒子上传输，此单粒子在携带信息的同时还可Ｗ用作窃听检测，使通信的量子比特利用一率提升到１００％，编码容量为般协议的４／３倍。协议还可Ｗ根据需要随便选取用于窃听检测的粒子数目，使出错率的分析更加准确而不必担也粒子浪费。同时量子的纠缠特，在使用多种攻击方式攻击下性和混纯加密为其安全性提供了可靠保证，窃听者都不能ＳＤＣ得到任何有用的信息。最后和几种主流的Ｑ协议进行对比，其大大提高了通信效率而不影响安全性。ｉ关键词量子安全直接通信、量子比特利用率、编码容量、量

8、子密集编码、量子纠缠ＵＡｂｓｔｒａｃｔＴ＇ｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｍａｋｅｓｈｕｍａｎｓｌｉｆｅｍｏｒ