基于纠缠态的量子对话设计研究.pdf

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________全日制专业学位硕士论文基于纠缠态的量子对话设计研究学位申请人：唐智慧学科领域：计算机技术校内导师：殷爱菡教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位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，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也

2、不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。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。本人签名_______________日期____________摘要基于纠缠态的量子对话设计研究摘要量子信息学以量子力学和信息科学为主要内容，是近二十多年来迅猛发展起来的新型交叉类学科。量子通信的无条件安全性由测不准原理和不可克隆定理等量子力学基本规律保证，受到了各国研究专家的高度重视。量子通信的迅速壮大，为信息领域的发展注入新的活力，在提高信息的处理速度、增大信息容量、确保信息安全等方面效果显著。纠缠是量子系

3、统所特有的一项基本性质，纠缠态作为量子通信中传递信息的重要载体，在量子对话设计中扮演着很重要的角色。无论互相纠缠的子系统之间相距多么遥远，任意一个子系统状态的改变都会影响另一个子系统的行为。通过对量子态执行相关编码便可实现通信用户间安全、无泄漏的信息传递。纠缠态的奇特物理性质使之被广泛应用到量子密码、量子通信、量子计算等领域。本文对量子通信理论知识的矢量空间、状态空间、基本原理等数学概念进行了探讨，并对量子协议中的密集编码、分步传输进行了重点研究，对本文进行纠缠态的量子对话协议设计提供了重要的理论基础。论文研究的主要内容及创新点如下：（1）结合量子态的纠缠

4、特性，设计了两种高效的量子对话通信，均有量子态单向传输中信息双向编码的特点。方案中对固定系数的三粒子W态、GHZ态进行幺正编码、分步传输，有效提高了信息传输的安全性。整个通信过程中，传送的量子态（用于检测窃听的诱骗态除外）均可传输2比特的安全信息，其效率接近100%。在方案的最后，对协议的安全性问题进行了详细分析。（2）针对传输量子态的结构形式，提出了一种系数可变的三粒子W态的量子对话设计。协议中通过选用合适的变换方式，实现载体与3比特编码信息的融合，且公布的测量结果是经过加密处理的。方案中利用W态的纠缠特性和诱骗态粒子检测技术实现三次信道检测，有效地提高

5、了协议的安全和效率。关键词：量子对话，量子纠缠，诱骗态，W态，GHZ态IAbstractASTUDYOFDESIGNINQUANTUMDIALOGUEBYUSINGENTANGLEDSTATESABSTRACTQuantuminformationsciencecombinedwithquantummechanicsandinformationscience,whichhasbeendevelopedmorethantwentyyears,becomingoneofthenewestcross-linkedsubjects.Thesecurityofquan

6、tumcommunicationisbasedonthefundamentallawsofmechanics,suchasnon-cloningtheoremanduncertaintyprinciple.Duetotheunconditionalsecurity,quantumhasdrawnattentionofmanyresearchers.Therapiddevelopmentofquantumcommunicationhasinjectednewvitalityintothetraditionalfield.Anditbringsaserieso

7、funiquefunction,suchasimprovingtheoperationspeeds,increasingthecapacityandsoon.Entanglementisoneofthebasicpropertiesofquantumsystem.Entangledstateasanimportantcarrierofquantumcommunication,whichplaysaveryimportantrole.Nomatterhowfarapartbetweentheinterconnectedsubsystems,anychange

8、sofonesubsystemwillaffectthebehav