基于非最大纠缠态的双向量子通信协议研究

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量子通信(Quantum Teleportation)可以无条件安全的将信息进行传输,量子通信是以量子纠缠效应为基础,以量子力学和经典通信为基石。它的通信方式不同于经典通信的方式,是一种崭新的通信方式。量子通信是一门综合学科,量子论和信息论的不断发展,推动了量子通信的飞速发展。量子通信主要包括量子安全直接通信、量子密钥分发、量子密码、量子秘密共享等多个分支。量子通信具有广阔的应用空间和深远的意义,因此随着量子通信技术的不断发展和完善,以及相关产品的出现,投入到商业使用中指日可待。  量子密码学不同于以往理论基础是数学的密码学。量子密码学利用物理学原理保护信息,其安全性由海森堡测不准原理及单量子不可复制定理保证。量子力学的理论基础确保了量子密码的安全性,因此,允许合法的双方安全的传输密钥。尤其对于标准量子密码通信协议的安全性更是依赖于非正交量子态的测不准原理,任何对于量子信道进行的监测,都会对信道中传输的信息造成干扰。实质上,量子密码术是基于单个光子的应用和它们固有的量子属性开发的不可破解的密码系统,因此在不干扰系统的情况下无法测定该系统的量子状态。  本文对基于非最大纠缠态的量子密码协议进行研究并提出了新的看法。首先介绍了我们使用的非最大纠缠的量子比特对的特点。然后介绍了基于非最大纠缠态的量子通信协议的实现过程,协议中的双向传输方式与量子超密度编码相似,可以通过发送量子比特对中的一个粒子来传送一个两比特的密钥。最后证明了协议的安全性,协议的安全性基于量子力学中非最大纠缠态之间不可能通过本地幺正变化而相互转化的。偷听者Eve可能确定传输的量子态并窃取密钥,但是其无法重新发送此量子态,合法的通信双方将侦探到偷听者的存在。此种协议也适用于量子安全直接通信。
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