量子对话及其双向传态方案研究.pdf

摘 要 通信使人们的生活发生了翻天覆地的变化，从最初的烽火传递信息，到如今 的电话、互联网等，人们甚至可以身处大洋两岸，却清楚地看到、听到对方，科 技革命带给人们无限憧憬。在能够满足基本通信需求后，人们对通信的要求进一 步提高，进而考虑通信的安全性和高效性。由于科技革命带动技术的飞速发展， 经典通信已经逐渐不能满足人类对信息传输的需求。因此，量子通信应运而生。 提到量子通信，就不能不提到量子隐形传态，它是量子理论应用于通信研究的重 要一步。值得一提的是，量子隐形传态是单向传态，并非真正意义上的“通信”， 本文在此基础上进一步研究，提出了量子双向传态以及量子对话方案，并进行了 安全性分析，以期为实现真正的量子通信提供思路。 本论文共分为四个章节。第一章简要给出了量子通信的研究现状、国内外研 究成果；第二章对使用团簇态作为量子信道的可控量子隐形传态进行了分析；后 两章详细给出了一个受控量子双向传态方案和一个受控量子安全对话方案，由于 控制方的加入，大大增强了量子通信的安全性，使得方案更具可行性。 本文主要研究的内容及其创新性在于： (1)提出了一个受控双向传态方案，通信双方分别为tlice和Bob，控制 方为Charlie，他们以一个六粒子团簇态来构建量子信道，利用团簇态关联度好、 纠缠顽固度高的特点，更安全、高效地实现双向通信。首先，通信双方分别对己 方部分粒子作Bell基联合测量，若Charlie同意该通信进行，就对其粒子对作 测量，并公布测量结果；A1ice和Bob根据Charlie的测量结果，分别对己方的 部分粒子作适当的幺正变换，则可以在这些粒子上，重建对方想要传递的初态。 该方案在单向量子传态的基础上，实现了量子双向传态，从而达到双向通信的目 的；第三方的加入大大增强了双向通信的安全性，通过进一步分析和对比可知， 增加控制方的粒子数可以增加系统的安全性，但增加到一定数量后，再增加控制 方粒子数也无助于量子信道安全性提高。 (2)提出一个受第三方控制的量子安全对话方案，通信双方需将待传的秘 密信息通过幺正变换的方式实现编码，然后都对己方粒子作Bell基联合测量， 并将结果公开：若控制方同意双方通信，则对自己拥有的粒子作单粒子态测量并 将测量结果公布，就可以完成双向通信，顺利实现量子安全对话。该方案比量子 双向传态方案更进一步，传递的是经过编码后的经典信息，使其更贴近于实际通 信：由于控制方的加入，量子对话的安全性也能够得到保障，使得该方案更具可 靠性、可行性。 关键词：量子通信；量子双向传态；量子安全对话；Bell基联合测量 II Abstract flameinancienttimesto Communication，fromtransmittingmessagethrough witheachotheron orontheInteractinmodem been chatting phones times，has life．EvenacrosstheoceanCan seeor greatlychangingpeople’Sdaily people clearly heareachother modemof havebeen through wayscommunication．Peoplegiven therevolution demands oncommunication oftechnology．The greathopeby ofpeople havebeen afterbasic hadbeen largelyimproved requirementsmet．Nowadays，the