基于不对称量子信道的量子态共享协议研究

论文摘要

量子信息科学是由量子力学和信息科学相结合的新兴交叉学科,涉及物理、数学、计算机、通讯、工程和材料等多门学科。近二十年来,量子信息科学在理论和实验上都取得了突破性的进展,如构建出绝对安全的量子秘钥分发、量子密集编码、量子隐形传态,以及量子秘密共享等。量子秘密共享是量子信息学的核心内容之一。秘密共享的含义是秘密以适当的方式拆分,拆分后的每一个子秘密由不同的参与者管理,只有若干个参与者共同协作才能恢复出秘密信息。量子秘密共享是经典秘密共享的量子版本,它不仅可以共享经典信息,还可以共享量子信息。量子信息的秘密共享通常也被称为量子态共享(QSTS),本文设计了几种新的量子态共享协议,并对协议的安全性进行了详细的分析。文章从研究基于对称量子信道的量子态共享协议出发,致力于基于不对称量子信道的量子态共享协议的研究,主要内容包括:1.基于对称量子信道的量子态共享。提出了一个基于三粒子对称纠缠信道的量子态共享方案和一个基于四粒子对称纠缠信道的量子态共享方案。详细地介绍了未知单粒子态和未知两粒子纠缠态基于对称信道的共享方案,讨论了其安全性,并将其推广到多方的量子态共享方案。2.基于不对称纠缠信道的量子态共享。提出了基于三粒子不对称纠缠信道的未知单粒子态和两粒子纠缠态的共享方案,并进而提出了基于四粒子不对称纠缠信道的未知两粒子纠缠态的共享方案。讨论了其安全性。研究发现基于不对称信道可以使各个参与者对称地共享的量子态信息。最后,我们还提出了一个基于多维纠缠量子信道的二维单粒子量子态的共享方案。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 量子信息科学的发展历史与现状
• 1.2 量子信息科学的主要内容
• 1.3 量子态共享的研究现状和意义
• 1.4 本文的结构安排
• 参考文献
• 第二章 量子信息的理论基础
• 2.1 量子信息的量子力学基础
• 2.1.1 叠加性和相干性
• 2.1.2 量子纠缠与纠缠交换
• 2.1.3 测不准原理与量子不可克隆定理
• 2.2 量子密码与量子通讯
• 2.2.1 量子密码通讯原理
• 2.2.2 量子隐形传态
• 2.2.3 量子秘密共享理论
• 参考文献
• 第三章 基于对称信道的量子态共享协议
• 3.1 量子态共享协议的研究进展
• 3.2 量子态共享协议举例：HBB 协议
• 3.3 基于三粒子对称纠缠信道的量子态共享协议
• 3.3.1 基于三粒子纠缠信道的未知单粒子态的共享方案
• 3.3.2 基于三粒子纠缠信道的未知任意两粒子态的共享方案
• 3.3.3 基于三粒子纠缠信道的未知任意N 粒子态的共享
• 3.3.4 安全性分析
• 3.4 基于四粒子对称纠缠信道的量子态共享协议
• 3.4.1 未知单粒子量子信息的量子态共享
• 3.4.2 未知两粒子量子态信息的共享
• 3.4.3 安全性分析
• 3.5 小结
• 参考文献
• 第四章 基于不对称量子信道的量子态共享协议
• 4.1 基于三粒子不对称纠缠信道的未知单粒子态的共享方案
• 4.2 基于三粒子不对称纠缠信道的两粒子纠缠态的共享方案
• 4.3 基于四粒子不对称纠缠信道的两粒子纠缠态的共享方案
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 基于多维纠缠量子信道的二维单粒子量子态共享协议
• 5.1 基于三维纠缠量子信道的二维单粒子量子态的共享
• 5.2 安全性分析
• 5.3 基于多维纠缠量子信道的二维单粒子量子态的共享
• 5.4 小结
• 参考文献
• 总结与展望
• 攻读硕士期间完成的论文
• 致谢