任意安全的量子保密通讯

利用量子纠缠的非局域性,结合量子纠缠的纯化,以及量子中继器的思想,结合Bell态的测量,我们论证了长距离量子保密通讯可行性.利用保真度与熵的关系,我们给出了量子保密通讯安全性的一般证明.同时,我们指出在‘joint attack'情况下使用‘completely positivemap'作为安全性证明的困难所在.     

量子保密通讯及经典密码

密码技术的发展经历了古典密码、现代密码和量子密钥分发三个阶段。首颗量子卫星“墨子号”的成功发射,使量子密钥分发技术迈向新里程。文章介绍了密码发展的各个进程,并详细介绍了目前广泛应用的RSA公钥密码系统,以及量子密钥分发使用的BB84协议,E91协议等。文末简要介绍了量子保密通信进展,并对“墨子号”量子科学实验卫星实验任务及重要意义做出解读。     

连续变量量子密码术

文章综述了连续变量量子密码术的基本原理,突出了其在光源制备、光子探测以及量子密钥生成的码率等方面相对于单光子量子密码术的优越性,给出了连续变量量子密码术的安全性以及对线路噪声的具体要求,提出了连续变量量子密码术目前所面临的主要困难和今后的发展前景.     

连续变量量子密码术

文章综述了连续变量量子密码术的基本原理，突出了其在光源制备、光子探测以及量子密钥生成的码率等办面相对于单光子量子密码术的优越性，给出了连续变量量子密码术的安全性以及对线路噪声的具体要求，提出了连续变量量子密码术目前所面临的主要困难和今后的发展前景。     

连续变量量子纠缠态的非对称量子克隆

该文讨论了连续变量量子纠缠态非对称克隆过程,从理论上讨论了在Local e-cloner方案中,入射和出射分束器的反射率可变情况下的纠缠态克隆,并利用纠缠不可分判据分析了所获得的非对称克隆纠缠态的纠缠特性.结果指出,克隆得到的两组纠缠态的纠缠特性不相同.     

连续变量受控密集编码量子通讯与无条件纠缠交换的实验实现

利用运转于参量反放大状态的非简并光学参量放大器(NOPA)所产生双组份EPR纠缠态光场,经分束器线性光学变换,我们获得了完全的三组份不可分态.所产生的三个空间分离的光学模具有三模正交振幅与相对正交位相量子关联特性.将三个纠缠光学模分别分配到发送站(Alice)、接收站(Bob)与控制站(Claire),我们完成了连续变量受控密集编码(controlled dense coding)量子通讯,Alice和Bob之间通讯的信道容量受控于Claire.     

连续变量量子通信中的高斯调制

在连续变量量子通信,特别在连续变量量子保密通信中,高斯信源是一个重要的组成部分,它与通信系统的效率、安全性等核心问题有着紧密的联系.利用Shannon信息理论模型,本文研究了高斯信源对量子通信信道容量、量子保密通信安全性等问题的影响,给出了这些重要参数对高斯信源参数的依赖性,并给出了量子保密通信系统的安全性条件.在此基础上提出了一种高斯调制的实验实现方案,利用FPGA成功实现了连续变量量子信号的高斯调制.     

保密多方量子求和

给出基于非正交态的量子保密模加法方案，允许累加者把一个数保密地累加在一个未知数上.提出的保密多方量子求和方案对于窃取者是渐进安全的，n-1方的共谋攻击不会使得另一方泄露全部信息.     

基于光场量子态的连续变量量子信息处理

连续变量量子信息是量子信息科学研究的一个重要内容。基于光学模的连续变量量子信息处理,以光场量子态为量子资源,结合各种量子操控手段,完成信息的传输和处理。本文简要介绍用于连续变量量子信息处理的光量子态的概念、制备方法和操控手段,以及连续变量量子通信、量子计算和量子纠错方面的研究进展和发展趋势。     

连续变量量子纠缠增强实验的改进

通过在泵浦光和注入光路中加入高精细度模清洁器及提高实验系统锁定的精度,我们对连续变量量子增强的实验系统加以了改进,初始的EPR纠缠光场的正交振幅及正交位相分量的关联度分别从(2.4±0.2)dB,(2.4±0.2)dB提高至(4.0±0.2)dB,(3.9±0.2)dB,而输出纠缠态光场的关联度分别由原来的(3.0±0.2)dB,(3.0±0.2)dB提高至(5.6±0.2dB),(5.5±0.2)dB。与此前的实验系统相比,纠缠增强的效率及结果均有一定提高。     

基于量子催化的离散调制连续变量量子密钥分发

相比于离散变量量子密钥分发,连续变量量子密钥分发虽然具备更高的安全码率等优势,但是在安全传输距离上却略有不足.尽管量子催化的运用对高斯调制连续变量量子密钥分发协议的性能,尤其在安全传输距离方面有着显著的提升,然而能否用来改善离散调制协议的性能却仍然未知.鉴于上述分析,本文提出了一种基于量子催化的离散调制协议的方案,试图在安全密钥率、安全传输距离和最大可容忍过噪声方面进一步提升协议性能.研究结果表明,在相同参数下,当优化量子催化引入的透射率T,相比于原始四态调制协议,所提方案能够有效地提升量子密钥分发的性能.特别是,对于可容忍过噪声为0.002,量子催化可将安全通信距离突破300 km,密钥率为10^-8bits/pulse,而过大的可容忍噪声会抑制量子催化对协议性能的改善效果.此外,为了彰显量子催化的优势,本文给出了点对点量子通信的最终极限Pirandola-Laurenza-Ottaviani-Banchi边界,仿真结果表明,虽然原始方案与所提方案都未能突破这种边界,但是相比于前者,后者能够在远距离通信上逼近于这种边界,这为实现全球量子安全通信的最终目标提供理论依据.     

基于光场量子态的连续变量量子信息处

连续变量量子信息是量子信息科学研究的一个重要内容。基于光学模的连续变量量子信息 处理,以光场量子态为量子资源,结合各种量子操控手段,完成信息的传输和处理。本文简要介 绍用于连续变量量子信息处理的光量子态的概念、制备方法和操控手段,以及连续变量量子通 信、量子计算和量子纠错方面的研究进展和发展趋势。     

基于量子远程通信的连续变量量子确定性密钥分配协议

基于量子远程通信的原理, 本文借助双模压缩真空态和相干态, 提出一种连续变量量子确定性密钥分配协议. 在利用零差探测法的情况下协议的传输效率达到了100%. 从信息论的角度分析了协议的安全性, 结果表明该协议可以安全传送预先确定的密钥. 在密钥管理中, 量子确定性密钥分配协议具有量子随机性密钥分配协议不可替代的重要地位和作用. 与离散变量量子确定性密钥分配协议相比, 该协议分发密钥的速率和效率更高, 又协议中用到的连续变量量子态易于产生和操控、适于远距离传输, 因此该协议更具有实际意义.     

基于EPR导引的连续变量安全量子克隆

利用量子信道和经典信道相结合的方法,采用部分脱体传输设计了连续变量1→2量子克隆方案,在此基础上研究了克隆保真度与EPR导引之间的关系。研究结果表明：双向量子导引态是实现相干态安全量子克隆的必要资源。对于克隆输出模Clone 1,取最优增益时克隆保真度超过不可克隆阈值的实现需要共享纠缠源的双向导引,但并不是所有双向导引的资源都能使克隆的保真度大于■。在输出模Clone 1的最优增益下,观察了输出模Clone 1和输出模Clone 2的保真度随分束器反射率和压缩参数的变化,发现使用纠缠度较小但可导引的资源可以实现较高的克隆保真度,且克隆过程中也不需要较高的反射率。此研究结果对安全量子通信网络的构建具有一定的参考意义。     

连续变量二类倍频过程中的量子信息操控

从Ⅱ类匹配倍频过程的半经典运动方程出发,讨论了阈值以下三共振Ⅱ类倍频过程中两个非简并基频光模为振幅压缩光场时产生的谐振倍频光场的量子起伏特性。通过对输入基频光场的振幅压缩调节来实现对倍频光场压缩度的控制。结果表明在这个系统中基频光场的量子起伏直接控制着倍频光场的量子起伏。这种以非线性过程实现的量子信息调控在量子通讯及量子网络中具有重要的意义。     

连续变量量子密钥分发多维数据协调算法

数据协调是量子密钥分发的重要组成部分,特别是连续变量量子密钥分发远程化的关键环节。在Leverrier等关于多维协调安全性证明的基础上,给出了面向多维协调的低密度奇偶校验码(LDPC)错误校正算法,考查了该算法的最小收敛信噪比阈值,并估算出基于这种多维数据协调方案的量子密钥分发的最大密钥传输距离,经过协调效率的计算以及噪声分析估算出最大安全密钥量。算法仿真结果表明:Alice和Bob之间的传输距离与分层错误校正协议(SEC)相比,从30km增加到47km左右,译码速度是SEC的4倍左右,密钥传输速率可以达到8.61kb/s。     

连续变量量子密钥分发的数据逆向协调

基于多级编码/多级译码(MLC/MSD)系统实现了连续变量量子密钥分发的逆向数据协调。讨论了高斯连续变量量化过程中使互信息量最大时最佳量化区间的选取,并且通过理论计算给出了信噪比为4dB的情况下各级等价信道的最佳码率。协调方案中选择低密度奇偶校验码(LDPC)作为信道编码,结合边信息译码原理最终通过LDPC迭代译码算法实现了数据的逆向协调。     

连续变量量子离物传态的实验研究

利用单个Ⅱ类相位匹配OPA产生的双模压缩态实现连续变量压缩纠缠态，完成了连续变量量 子离物传态. Ⅱ类相位匹配OPA参量反放大过程可以实现正交振幅反关联、正交位相关联的 压缩纠缠态，这不同于一般运转于阈值以下的OPO产生的正交振幅关联、正交位相反关联的 压缩纠缠态，可以采用直接平衡测量的方法完成Bell态测量. 利用双KTP补偿非线性过程的 离散效应，获得了最大压缩大于2dB的双模压缩纠缠态，实现保真度06，考虑到探测效率 实际保真度为057. 这种方案简化了测量方法与纠缠光源产生装置，有利于进行量子通信 的实验研究与应用. 同时，讨论了探测过程中的一些非理想因素. 关键词： 量子离物传态 压缩纠缠态 Bell态测量     

基于峰值补偿的连续变量量子密钥分发方案

在实际的连续变量量子密钥分发系统中,接收端模数转换器的有限采样带宽会导致脉冲峰值采样结果不准确,从而使参数估计过程产生误差,给窃听者留下了安全性漏洞.针对这个问题,本文提出一种基于峰值补偿的连续变量量子密钥分发方案,利用高斯脉冲的基本特性来估计每个脉冲的最大采样值与脉冲峰值之间的偏差,从而对该采样值进行峰值补偿,使系统...     

三组份纠缠与可控连续变量量子密集编码

我们从量子理论出发,提出了利用分束器与非简并光学参量放大器产生三组份量子纠缠态光场[1,2]并用以执行可控连续变量量子密集编码的新方案.在三个组份非局域纠缠的基础上,发送站(Alice)与接收站(Bob)之间的通讯受控于另一指挥部(Claire).实验方案采用明亮的GHZ三组份纠缠光束为信息载体,使用Bell态直接探测方式提取信息,不需要本底振荡光,从而简化了实验系统.所设计的系统可用于量子保密通讯和量子网络.