量子通信中量子通信协议的研究

摘要

量子信息学是一个把量子力学和信息科学联系起来的崭新的学科。在量子信息学里面量子通讯是的一个十分重要的研究热点，借助量子力学特色，达成高等安全性的信息处理跟传输是经典通信没法相比的。量子通讯把量子力学的定律引入传统通信中，其安全性由量子力学的基本原理所保障，如未知量子态不可克隆、非正交量子态不可区分、量子态测量无法不扰动系统状态等，可以实现绝对安全的通信。
　　量子通信将按照其传递的信息为经典信息跟量子信息成为两类。传递经典信息的量子通信主要有两种形式:量子密钥分发(Quantum Key Distribution)、量子安全直接通信（Quantum Secure Direct Communication）。传递量子讯息的量子通信形式主要是量子隐形传态(Quantum Teleportation)，它是量子通信范畴中最备受瞩目的目标之一。
　　在量子通信技术中，量子信道作为传输通道是非常重要的，因此怎样选择量子信道是研究重点。为了严格地确保量子通信、计算的有效性跟正确性，创设怎样的量子信道是量子信息钻研中的首要课题。因此，本文总结了选取量子信道的一般张量表示方法。
　　在本文中，首先提出了一种利用量子纠缠交换的双向量子隐形传态，然后在利用这个双向量子隐形传态提出一种双向量子安全直接通信协议，在这个协议中， Alice和Bob就能同时读取双方已编码的信息，并且不需要在量子信道中传输携带秘密信息的量子比特，并且对双向量子安全通信进行安全分析，确保量子通信中信息的安全。在量子通信的过程中，量子信道是十分重要和不可缺少的部分，因此，本文还总结了选取量子信道需满足的必要条件，本文选取的用张量表示的方法，比以前的计算方法更加直观明了，给出了在量子双向隐形传输中选取量子信道的判断依据，方便了以后的计算。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究的意义

1．2 实验进展

1．3 论文的主要工作

第二章 量子信息的基础理论

2．1 量子信息学的基本假设

2．2 量子信息与经典信息

2．3 量子态的基本性质

2．4 常用的量子态

2．5 量子测量相关理论

2．6 基本量子门操作

2．6．1 单比特量子门

2．6．2 两比特量子门

2．6．3 三比特量子门

第三章 基于双向量子隐形传态上的双向量子安全直接通信

3．1 双向量子隐形传态

3．2 双向量子安全直接通信协议

3．2．1 准备阶段

3．2．2 进行窃听检测

3．2．3 进行编码

3．2．4 解码

3．3 双向量子安全直接通信的安全分析

3．3．1 截取-重发攻击

3．3．2 中间基攻击

3．4 结论

第四章 量子隐形传态中的量子信道选取的普遍方法

4．1 双向量子隐形传态量子信道选取的张量分析

4．2 双向量子隐形传态的量子信道的构建

4．2．1 一种普遍由四量子比特构成的量子信道

4．2．2 制造一个最简单的四量子比特纠缠态的量子信道

4．3 结论

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 工作展望

参考文献

发表论文

致谢