基于团簇态的量子安全直接通信理论研究
量子通信 第五章量子安全直接通信
2
AB
AB
③ Bob自己保留粒子B（home qubit），将粒子A（travel
qubit）通过量子信道发送给Alice。
消息传输模式
Alice进行 模式选择
控制模式
发送‘0’ Alice对粒子 A进行操作
发送‘1’
操作U 0
操作 U1
Alice对粒子A进行测量
Bob对粒子B进行测量 结果不同
对比测量结果
Alice将粒子A返回给Bob Bob对粒子A和B行Bell基测量
结果相同 存在窃听者，Bob丢弃已收到的信息
图5.3 Ping-Pong协议流程图
5.1.1 量子安全直接通信的基本概念
5.1.1 量子安全直接通信的基本概念：
1.量子安全直接通信无需产生量子密钥，可 以直接安全地传输机密信息，提高了通信效 率。
2. 与量子密码通信类似，量子安全直接通信 的安全性也是由量子力学中的不确定性关系 和非克隆定理以及纠缠粒子的关联性和非定 域性等量子特性来保证的，其安全性体现在 窃听者得不到任何机密信息。
5.1.1 量子安全直接通信的基本概念
3.与量子密钥分发的不同在于，量子密钥分发 要求能够检测出窃听者，放弃通信过程就可 以了。但量子安全直接通信传递的是信息， 要求在检测到窃听者之前没有泄露信息。
可以说，能用于量子安全直接通信的方法一 定能用于量子密钥分发，反之不然。
5.1.2 量子安全直接通信的条件
AB 01 AB 10 AB 2
并将A粒子（travel qubit）发送给Alice，自己保留B粒子 （home qubit）。Alice在收到A粒子后，以一定的概率 随机地选择控制模式或消息传输模式，并对A粒子进行 相应操作。
量子团簇态
量子团簇态全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：量子团簇态是一种新兴的研究领域，它涉及微观粒子聚集在一起形成特定结构体系的量子态。
团簇态具有独特的电子结构和物理性质，可以用于研究材料科学、纳米技术、量子计算等领域。
在过去的几十年里，科学家们对团簇态进行了广泛的研究，并取得了许多重要的突破。
本文将介绍团簇态的基本概念、研究现状和前景展望。
一、团簇态的基本概念团簇态是指由一定数目的原子或分子聚集在一起形成的微纳米尺度结构。
这些原子或分子之间通过共价键、离子键或范德华力等相互作用相连，形成一个紧密结合的体系。
团簇态可以包含几十至几百个原子或分子，具有特定的拓扑结构和几何形状。
在这种微团簇体系中，量子效应开始起主导作用，原子和分子之间的电子结合态得到显著调整，产生了许多新的物理性质。
团簇态的电子结构是其独特之处。
在微观尺度下，原子和分子之间的距离相对较近，在这种情况下，量子力学效应开始显现出来。
电子轨道的相互重叠和量子隧道效应导致了电子结合态的变化，从而导致了团簇态的独特电子结构。
这种电子结构的变化会影响团簇态的光学、磁学、力学等性质，使其成为一种独特的物质形态。
二、团簇态的研究现状团簇态的研究始于上世纪80年代，当时科学家们发现，微团簇体系呈现出与宏观晶体和纳米颗粒不同的物理性质。
他们开始研究团簇态的形成机制、电子结构和物理性质，逐渐揭示了团簇态的奥秘。
近年来，团簇态的研究已取得了许多重要的科学发现，为材料科学、纳米技术、量子计算等领域的发展提供了新的思路和方法。
团簇态在材料科学中的应用备受关注。
团簇态具有独特的电子结构和化学性质，可以用于合成新颖的纳米材料和催化剂。
通过控制团簇态的组成、结构和形状，可以调控材料的性质和功能，为材料科学的发展开辟了新的方向。
团簇态还被应用于纳米技术中，可以制备纳米器件和纳米结构，实现微观世界的控制和操纵。
团簇态还被用于研究量子计算和信息处理，探索新的量子态和量子算法，为量子计算的实现提供了新的途径。
量子安全直接通信方案的研究
·微机网络与通信·1引言量子通信，作为运用量子力学基本原理及量子特性进行信息传输的一种通信方式，因其具有无条件安全、传输效率高、可利用量子物理纠缠资源等特点，受到人们的重视。
量子通信主要包括基于量子密钥分发的量子保密通信[1]、以量子隐形传态为主的量子间接通信[2]和量子安全直接通信[3]等模式。
诸多模式当中，量子安全直接通信是一种直接在量子信道中传输秘密消息的技术[4]，它不需要事先传输秘钥，因此简化了通信过程。
2002年，Kim Bostrom 和Timo Felbinger 提出基于EPR 纠缠粒子的量子安全直接通信方案，即Ping-Pong 方案[5]，该方案分为两个消息和控制模式，但它仅仅为一个准安全的方案。
2003年，邓富国等运用量子密集编码和块传输的思想，提出了基于纠缠对的Two-Step QSDC 方案[6]，采用块传输思想保证通信的安全性。
根据加载信息载体的不同，量子安全直接通信的方案可大致分为两类：(1)基于单光子的量子安全直接通信；(2)基于纠缠的量子安全直接通信[7]。
其中，由于纠缠态具有独特的性质，基于纠缠的量子安全直接通信方案占大部分。
量子安全直接通信方案的研究王争艳，李晖（沈阳工业大学信息科学与工程学院,沈阳110870）摘要:针对量子安全直接通信方案的信息泄露问题，在分析几种经典量子安全直接通信方案的基础上，提出基于混合粒子的量子安全直接通信方案。
方案采用单光子和Bell 态混合的量子态载体来传送信息，能够提高传输效率和编码容量。
利用单光子进行信道检测，检测信道的安全性；采用幺正变换对传输的信息序列进行编码，提高编码过程的便捷性；利用所进行的幺正变换解码得到传输的原始信息序列。
通过实验对方案进行安全性分析和效率分析，结果表明方案有效可行、安全可靠，同时具有较高的传输率。
关键词：量子通信；单光子；Bell 态；量子安全直接通信DOI ：10.3969/j.issn.1002-2279.2019.05.008中图分类号:TN918文献标识码:A 文章编号：1002-2279（2019）05-0029-05Research on the Scheme of Quantum Secure Direct CommunicationWANG Zhengyan,LI Hui(School of Information Science and Engineering,Shenyang University of Technology,Shenyang 110870,China )Abstract:Aiming at the problem of information leakage in quantum secure direct communication schemes,a quantum secure direct communication scheme based on hybrid particles is proposed after analyzing several classical quantum secure direct communication schemes.The scheme uses a quantum state carrier mixed with single photon and Bell state to transmit information,which can improve the transmission efficiency and coding ing single photon to carry out channel detection to detect the security of the channel.The unitary transformation is adopted to encode the transmitted information sequence to improve the convenience of the encoding process.The transmitted original information sequence is obtained by the unitary transformation decoding.Through experiments,the security analysis and efficiency analysis of the scheme show that the scheme is effective,feasible,safe and reliable,and has high transmission rate.Key words:Quantum communication;Single photon;Bell state;Quantum secure direct commu -nication作者简介：王争艳(1993—)，女，安徽省宿州市萧县人，硕士研究生，主研方向：通信信号与信息处理，量子安全通信。
量子密钥分发与量子安全直接通信
钥分 发 是 两种 重 要 的量 子 信 息方 式． 量 子 密钥分 发 通过 量 子 信道 产 生 随机 的 密钥 ， 而 量 子安全 直接 通 信直接 在 量子 信道 中传 输秘 密信 息． 本 文力 图利用 浅 显 易懂 的语 言介
绍量 子 安全直 接 通信和 量 子 密钥分 发 的基本 原理 ； 重 点描述 几个典 型 的量 子 安全 直接
。Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｐｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ，Ｑｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｑｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ，Ｓｈ ａ ｎｄ ｏ ｎｇ ２ ６ ０ ０ ０ ０ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｑｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ ｉ ｔ ｙ ，ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍ—
ｋ ｅ ｙ ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｔ ＷＯ ｉ ｍｐ ｏｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｓ ｏ ｆ ｑ ｕａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｃ ｏ ｍｍ ｕｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ｉ ｎ ｑｕ ａ ｎｔ ｕｍ ｋｅ ｙ ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ — ｂｕｔ ｉ ｏｎ，ｒ ａ ｎｄ ｏ ｍ ｋｅ ｙ ｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕｔ ｅ ｄ ｔ ｈｒ ｏ ｕｇ ｈ ａ ｑ ｕ ａ ｎｔ ｕｍ ｃ ｈａ ｎ ｎｅ ｌ ，ｗｈｅ ｒ ｅ ａ ｓ ｓ ｅ ｃ ｒ ｅ ｔ ｍｅ ｓ ｓ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｍｉ ｔ ｔ ｅ ｄ ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｌ ｙ ｔ ｈ ｒ ｏｕ ｇｈ ａ ｑ ｕ ａ ｎｔ ｕ ｍ ｃ ｈａ ｎ ｎｅ ｌ ｉ ｎ ｑ ｕ ａ ｎｔ ｕ ｍ ｓ ｅ ｃ ｕｒ ｅ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｃ ｏ ｍｍ ｕ ｎｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ，ｔ ｈ ｅ ａ ｕｔ ｈ ｏｒ ｓ ｉ ｎｔ ｒ ｏ ｄ ｕｃ ｅ ｔ ｈｅ ｂａ ｓ ｉ ｃ ｐｒ ｉ ｎｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ｏ ｆ ｑｕ ａ ｎｔ ｕｍ ｋｅ ｙ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｑ ｕ ａ ｎ— ｔ ｕｒ ｎ ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｃ ｏ ｍ ｍｕ ｎｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｓ ｉ ｍｐｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｌ ａ ｎｇ ｕａ ｇｅ，ａ ｎｄ ｄｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂｅ ｉ ｎ ｄｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｓ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｔ ｙｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｐｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏｌ ｓ ｏ ｆ ｑｕ ａ ｎｔ ｕ ｍ ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ ｅ ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｃ ｏ ｍｍ ｕｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｔｈｅ ｙ ｗｉ ｌ ｌ ａ ｌ ｓ ｏ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕｓ ｓ ｔ ｈｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎｔ ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ｏ ｆ ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏｐ ｍｅ ｎｔ ｏｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ ａ ｎｄ ｇｉ ｖ ｅ ａ ｐ ｅ ｒ ｓ ｐｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ Ｏ ｉ ｌ ｔ ｈｅ ｆ ｕ ｔ ｕｒ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ．
基于量子直传协议的安全即时通信系统模型设计
１ 量 子 直 传 乒 乓 协 议 的 工作 原 理 及 其安 全 特 性 分 析
１ １ 量子 直传 乒乓协 议 的工作原 理 ．
乒 乓直传 协议基 本 原理 是通 过对 爱 因斯 坦 一玻 多尔斯 基 一罗森 （Ｅ Ｒ） 纠缠 对 的局 域操 作 和量 子 Ｐ
传送来传递保密信息． 记光子的水平极化 （ ｘ轴 ） 沿 和垂直极化 （ ｙ ） 沿 轴 态分别为 １ ＞和 Ｉ ＞， Ｂ ｌ基 ０ 则 ｅ １ ｌ Ｉ ＞：（０ ＞±ｌ ＞）√ 是处在 ２维 空间 Ｈ ＝Ｈ ｏＨ 里的最大纠缠态． １１ １ ０ ／２ 。 单独测量 Ｉ ＞中任意一个
光 子 的偏振 态 ， 无法 区别 Ｉ ＞和 Ｉ 一＞的． 一方 面 ， 为 Ｉ ＞和 Ｉ 一＞彼此 正 交 ， 对纠 缠光 子 对 的 是 另 因 则
联 合测 量 可以 区分开这 两个 态． 乓协议 正是利 用这 一性质 ， 现量 子直传通 信． 乒 实
乒 乓协 议 的工作原 理如下 ： 发送 方 为 Ａ ｉ ， 收方 为 Ｂ ｂ Ｂ ｂ制 备 出纠 缠 光子 对 ， 缠态 为 Ｉ 记 ｌｅ接 ｃ ｏ．ｏ 纠 ＞ ．
维普资讯
第２ ４卷 第 ３朗 ２０ ０６年 ９月
湖北 民族 学 院学 报 （ 自然 科学 版 ）
Ｊｕ ｏ ｍ￣ ｏ Ｈ ｂ ｉ ｎｔｕ ｒ ａ ｏ ａ ｔ ｓ Ｎ ｔ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ｎ ｆ ｕｅ Ｉｓｔｔ ｆ ｔ ｎｌｉ （ ａ ｒ ｃ ｎ ｅＥ ｉｏ ） ｉ ｅ ｏ Ｎ ｉ ｉｅ ｕｌ ｅ ｉ
量 子 信 道 直接 传 送 明 文 ． 关 键 词 ： 子直 传 ； 乓协 议 ； 时通 信 ； 型 设 计 量 乒 即 模
中图 分 类 号 ：Ｐ ９ ．２ Ｔ ３ ３ ０
基于团簇态的量子秘密共享方案
基于团簇态的量子秘密共享方案程思铤;谭晓青【摘要】A quantum secret sharing scheme based on cluster states is proposed. The sender encodes the classical secret on cluster states by Pauli operation and the receivers recover secret information by joint measurement. It inserts EPR pairs as decoy states into the sequences of state to prevent eavesdropping. It is showed that this protocol is secure to resist attacks of intercept-measurement, intercept-resend and entanglement-measurement by security analysis. At the same time, one cluster state with four particles can share four bits of classical information, such that qubit efficiency goes to100%.%提出了一个基于团簇态的量子秘密共享方案，发送者通过Pauli操作将经典秘密信息编码在团簇态上进行分发，接收者通过联合测量实现秘密共享。
协议插入EPR对作为诱骗态以防止窃听，通过安全性分析证明本协议是安全的，可以抵抗截获-测量、截获-重发和纠缠-测量攻击。
此外，协议传输一个四粒子团簇态可以共享四个经典比特信息，量子比特效率达到100%。
【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2016(052)021【总页数】7页(P140-145,161)【关键词】量子秘密共享;团簇态;EPR对;诱骗态;量子比特效率【作者】程思铤;谭晓青【作者单位】暨南大学信息科学技术学院数学系，广州 510632;暨南大学信息科学技术学院数学系，广州 510632【正文语种】中文【中图分类】TP309CHENG Siting，TAN Xiaoqing.Computer Engineering and Applications，2016，52（21）：140-145.1979年，Shamir［1］和Blakley［2］分别提出了秘密共享的概念，他们就如何对经典秘密信息实施安全共享进行了讨论。
基于团簇态信道的双粒子纠缠态可控量子隐形传态
第32卷第4期2008年8月江西师范大学学报(自然科学版)J oI瓜N A L0F肛A N GⅪN O R M A I．U NⅣER s ITY(N A l r I『R A I，S c皿N C E)V01．32№．4A ug．2008基于团簇态信道的双粒子纠缠态可控量子隐形传态洪智慧1，聂义友1一，易小杰1，黄亦斌1，李嵩松1(1．江西师范大学物理与通信电子学院．江西南昌3300凹；2．江西省光电子与通信重点实验室，江西南昌3300凹)摘要：提出利用四粒子团簇态传送一个未知两粒子纠缠态从而实现可控量子隐形传态的方案，发送者对她自己拥有的3个粒子做一次三粒子纠缠完备基联合测量，控制者对其拥有的粒子作局域测量，接收者在控制者的帮助下对其自己拥有的两粒子做相应的幺正变换，即可重新构造出发送者要传送的未知态，完成了可控量子隐形传态．关键词：量子信息；可控量子隐形传态；团簇态；三粒子纠缠完备基；最大纠缠态．中图分类号：o413文献标识码：A1引言1993年，量子隐形传态的开创者B e衄en等…人提出由经典通信和E PR纠缠信道传送一个未知单粒子态，实现量子态的隐形传输．从此量子隐形传态已经成为量子信息领域重要的研究课题之一，人们已经从理论和实验上对量子隐形传态做了广泛研究[”]．而可控量子隐形传态则是1998年由l(a11ss∞等【8J人首先提出，其基本思想是指接收者在控制者的帮助下用自己的粒子将发送的某一粒子的未知量子态重新构建出来．此后人们在可控隐形传态各方面研究都已经取得了很大进展：例如杨等[9]人在Phys．R e v．A上发表文章提出了一种多体可控量子隐形传态的方案，实现了隐形传送多量子比特的量子信息；邓等[10]人介绍了一种对称性的多体可控量子隐形传态的方案，基于B el l测量利用G H z态传送了一个任意二粒子纠缠态；周等【11J 人实现了通过一个纯纠缠量子信道传一个任意的m．quc l i t(多粒子多维的量子系统)态的可控量子隐形传态；张和满[12J提出了由多个代理人控制的传送多个量子比特的量子信息的可控量子隐形传态；满等【13]人真实地构造了一个(2N+1)量子比特的纠缠态，并通过该纠缠态实现了一个任意N量子比特态的可控隐形传态；周等[14]人利用G H z态的特性实现了传送一个未知单量子比特态的可控量子隐形传态．v．N．G or bachev 等[15]人提出了一系列以多粒子态为量子信道的量子隐形传态及超密编码．2001年，R．R且us洲1dor f和H．J．B r i e gel报道了当粒子数不小于四时才能体现出来某些特殊性质的一种新的量子态——团簇态u6|，一维n粒子形式可写成1B．9)。
基于4粒子团簇态实现量子态的双向通信
通信作者 ： 叶志清 （ １ ９ ６ ０ ． ） ， 男， 浙 江建德人 ， 教授， 主要从 事光 量子通信和光 电子器件 的研究 ．
４ ９ ８
江西 师范 大学学 报 （自然 科学 版 ）
２ ０ １ ３拄
中， ａ ＋ａ ： １ ， ｂ ＋ ｂ ＝ １ ．最 大 纠 缠 Ｂ ｅ ｌ ｌ 态 为
簇态作为量子通道 ， 实现量子态信息的双 向通信 的
方案 ， 整个通信过程 中只用到一个量子信道 ， 操作简
便且花费小．
１ 量 子 态 的双 向通 信 基 本 原 理
在通信系统中， Ａ ｌ ｉ ｃ ｅ 拥有 ３ 个粒子 （ Ａ 、 、 Ａ ） ，
Ｂ ｏ ｂ拥 有 ３个 粒 子 （ 、 、 ） ， 其中Ａ ｌ ｉ Fra bibliotek ｅ的 ２粒 子
１ ０ １ １ １ ） ） ＋ ａ １ ｂ ｏ （ １ １ ０ ０ ０ ） ＋ Ｉ １ １ ｌ ｏ ＞ ） ＋ ａ １ ｂ １ （ Ｉ １ ０ ０ １ ）＋ Ｉ ｌ １ １ １ ） ） ） ， ／ √ ２ ． （ ３ ）
然后 ， Ｂ ｏ ｂ对 自己拥 有 的 ２个 粒 子 （ Ｂ， 日 ）作 贝
摘要： 提出了一个用 ４ 粒子团簇态作为量子信道传输量子态信息以实现双向通信的方案． 在该方案中，
通信双方 Ａ ｌ ｉ ｃ ｅ和 Ｂ ｏ ｂ事先共享 一个 ４粒子团簇态． 在通信过 程 中： 首先 ， 将 ４粒 子 团簇 态与双 方要传 递
的量子态信 息共 同构成系综态 ； 然后 ， Ａ ｌ ｉ ｃ ｅ 和Ｂ ｏ ｂ 分别 对 自己拥 有 的部 分粒 子作 Ｂ ｅ ｌ ｌ 基 的联合 测量 ， 并 把测量结果通过 经典 信道告诉对方 ； 最后 ， Ａ ｌ ｉ ｃ ｅ 和Ｂ ｏ ｂ 根据对方公布 的测量结 果 ， 作 相应 的幺正变换 ， 就 可 以在 自己的粒 子上重现对方要传送 的量 子态信息． 这 样就达到 了实现量子态 的双向通信 的 目的．
基于四粒子团簇态的量子安全直接通信协议仿真
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｆ ｏ ｕ ｒ — ｑ ｕ ｂ ｉ ｔ ｃ ｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ
李先忠 ， 何 国田 ， 张 欣
（ １ ． 重庆师范大学 计算机与信 息科 学学院 ， 重庆 ４ ０ １ ３ ３ １ ； ２ ． 中国科学院重庆绿 色智 能技术研 究院 ， 重庆 ４ ０１ １ ２ ２ ）
摘 要 ：随 着量子通 信在 近年 来的 不断发展 ， 量子安 全 直接 通信 成 为 了量 子通信 的一 大重要 分 支 。但 目前 的 实
第３ ０卷 第 １ ２期 ２ ０ １ ３年 １ ２月
计 算 机 应 用 研 究
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｓ
Ｖｏ１ ． ３０ Ｎｏ． １ ２ Ｄｅ ｃ．２０１ ３
基 于 四粒 子 团簇 态 的量 子 安 全 直 接 通 信 协 议仿 真 术
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ａ ｖ ｅ ｒ ｙ ｉ ｍｐ ｏ ｒ —
Ｌ Ｉ Ｘｉ ａ ｎ — ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ， ＨＥ Ｇｕｏ — ｔ ｉ ａ ｎｌ Ⅲ ２ ＺＨＡＮＧ Ｘｉ ｎ
基于pd团簇阵列中量子隧穿效应
基于pd团簇阵列中量子隧穿效应哎呀，这“基于 pd 团簇阵列中量子隧穿效应”听起来是不是感觉特高深莫测？就好像是在神秘的魔法世界里，藏着一个超级厉害但又让人摸不着头脑的魔法秘诀。
咱先来说说啥是量子隧穿效应。
你就想象一下，有一堵高高的墙，正常情况下，一个小球怎么都不可能翻过去。
可在量子的世界里，这小球就像有了超能力，它居然能神不知鬼不觉地“穿越”这堵墙！神奇不？那pd 团簇阵列又是啥呢？这就好比是一群小伙伴手拉手站成一排。
这些小伙伴可不是随便站的，它们有着特定的排列方式和规律。
当量子隧穿效应在 pd 团簇阵列里发生的时候，那可真是一场奇妙的表演。
就好像一群小精灵在一个有规则的舞台上跳舞，跳出了独特的舞步。
比如说在电子设备里，利用这个效应，就能让电子跑得更快，设备的性能也就跟着蹭蹭往上涨。
这就好像给一辆汽车装上了超强的发动机，跑得那叫一个飞快。
再比如在材料科学里，因为这个效应，能开发出更牛的新材料。
就像给建筑工人找到了超级坚固又轻便的材料，盖房子都变得更容易更高效啦。
这量子隧穿效应在 pd 团簇阵列里的作用，简直就像给我们的科技世界打开了一扇神奇的大门。
它让我们看到了以前想都不敢想的可能性，为未来的科技发展带来了无限的希望。
难道你不觉得这是一个令人兴奋的领域吗？说不定未来的某一天，因为对这个效应的深入研究和应用，我们的生活将会发生翻天覆地的变化，那该是多么令人期待啊！所以说，对“基于 pd 团簇阵列中量子隧穿效应”的研究和探索，是非常有意义和价值的。
它就像一颗隐藏在科技宇宙中的璀璨星星，等待着我们去发现它更多的光芒。
基于纯纠缠态的量子安全直接通信协议
基于纯纠缠态的量子安全直接通信协议
王剑;张盛;张守林;张权
【期刊名称】《国防科技大学学报》
【年(卷),期】2009(031)002
【摘要】基于纯纠缠态,提出一种量子安全直接通信协议.通信方利用decoy光子来检测窃听.在保证量子信道的安全后,发送方通过控制非操作和von Neumarm测量将秘密消息编码在纯纠缠态上并发送给接收方.由于所有的纯纠缠态都用于传输秘密消息,该协议具有较高的量子比特效率.就实验的可行性来说,该协议可以用当前的技术实现.此外,该协议在噪声量子信道中也是安全的.
【总页数】4页(P51-54)
【作者】王剑;张盛;张守林;张权
【作者单位】国防科技大学,电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学,电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学,电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学,电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.基于部分纠缠态的高效量子安全直接通信 [J], 杜方维;李宏欣
2.基于部分纠缠态的量子安全直接通信协议 [J], 徐红云;杨新元;马智;吕欣
3.基于4粒子纠缠态的量子安全直接通信 [J], 徐越;李渊华;桑明煌;聂义友
4.基于d维Bell纠缠态的量子安全直接通信方案 [J], 翁鹏飞;陈红;蔡晓霞
5.基于非最大纠缠态的受控量子安全直接通信协议 [J], 黄红梅
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基于四粒子团簇态的量子安全直接通信协议仿真
基于四粒子团簇态的量子安全直接通信协议仿真李先忠;何国田;张欣【期刊名称】《计算机应用研究》【年(卷),期】2013(030)012【摘要】随着量子通信在近年来的不断发展,量子安全直接通信成为了量子通信的一大重要分支.但目前的实验设备很难满足量子通信实验,导致通信协议的正确性和安全性无法得到验证.针对这一问题,提出了一种协议仿真算法.在Microsoft Visual C++6.0平台上利用C++语言编写了量子安全直接通信协议的仿真程序,最终实现了发送方和接收方之间的有效安全通信.仿真结果体现了量子通信的高效性和绝对安全性.实验结果与理论结果相吻合,进一步验证了协议是安全、正确的,也证明了用计算机对量子计算进行仿真的可行性.【总页数】4页(P3705-3707,3715)【作者】李先忠;何国田;张欣【作者单位】重庆师范大学计算机与信息科学学院,重庆401331;重庆师范大学计算机与信息科学学院,重庆401331;中国科学院重庆绿色智能技术研究院,重庆401122;重庆师范大学计算机与信息科学学院,重庆401331【正文语种】中文【中图分类】TP391.9;TP393【相关文献】1.基于四粒子团簇态实现二粒子任意态的量子隐形传态 [J], 尹义芬;张仕斌;昌燕;李剑;张梦2.基于5粒子团簇态实现2粒子未知态的量子隐形传态 [J], 肖仕敏;李渊华;桑明煌;聂义友3.基于五粒子团簇态实现四粒子团簇态的概率隐形传态 [J], 臧鹏;宋若愚;蒋跃;易图林4.基于四粒子团簇态的可控量子隐形传态 [J], 洪智慧;聂义友;黄亦斌;李嵩松;易小杰5.基于五粒子团簇态的可控量子安全直接通信 [J], 聂义友;徐玮;章勤男;李渊华;桑明煌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
以EPR纠缠光子对为量子信道的量子安全直接通信的开题报告
以EPR纠缠光子对为量子信道的量子安全直接通信的开题报告一、研究背景量子信息科学是近年来发展迅速的一个前沿学科，其理论和实验研究已涉及量子计算、量子通信、量子密钥分发、量子纠错等多个领域，被认为是下一代信息科学的重要基础。
而在这些领域中，量子通信和量子密钥分发等量子安全通信技术更是备受关注。
传统的通信方式，例如利用密码协议保证通信安全，只能保证信息的机密性，但不能真正地保证信息的安全性。
而在量子通信中，由于量子态的特殊性质，可以利用量子纠缠等方式实现信息的绝对安全。
在量子通信中，有一种重要的方式叫做量子直接通信（Quantum Direct Communication，QDC），它是指将信息直接传输给接收方而不需要通过中间媒介（例如服务器等）。
这种方式的优点在于可以避免信息的泄露和被窃听等风险，从而实现更高层次的安全性。
在实际应用中，QDC的安全性主要依赖于所使用的量子信道和量子纠错方案。
二、研究内容本论文将探究以EPR纠 entangled photon 作为量子信道的量子安全直接通信的实现。
1、EPR纠缠态EPR 纠缠态，简称 EPR 对，是由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森（Einstein, Podolsky, Rosen）在 1935 年提出的一种特殊的量子态。
它是两个物理量在某些状态下“本地实在性”的矛盾表现。
当两个粒子之间存在 EPR 纠缠态时，对其中一个粒子的测量会直接影响到另一个粒子的状态，即使两个粒子之间距离很远也是如此，这就是所谓的“量子纠缠”。
2、量子安全直接通信的实现实现量子安全直接通信的过程可以分为以下几个步骤：a) 初始化阶段发信方 Alice 和收信方 Bob 利用量子纠缠实现信道的初始化。
在双方的实验室中，使用一对 EPR 纠缠光子对，将其中的一个光子作为信道的传输介质，发射到通信信道中。
b) 信息编码阶段在信道初始化后，Alice 将待传输的信息用单光子态进行编码，将单光子按顺序依次从信道中发出。
基于五粒子团簇态的可控量子安全直接通信
基于五粒子团簇态的可控量子安全直接通信聂义友;徐玮;章勤男;李渊华;桑明煌【期刊名称】《光子学报》【年(卷),期】2014()1【摘要】提出了一个利用五粒子团簇态实现的可控量子安全直接通信方案.在这一方案中,首先信息发送者Alice、信息接收者Bob和控制者Charlie共享由Alice制备的一有序序列团簇态作为量子信道;在确定量子信道的安全性以后,Alice制备编码量子态(Bell态)序列,然后通过对自己手中的粒子进行Bell基测量,接着Charlie 对自己手中的粒子进行单粒子的测量,就能把信息传送给接收者Bob;最后,Bob测量自己手中的粒子,并通过分析三人的测量结果,从而获得Alice要传送的信息.在我们提出的方案中,携带信息的粒子不需要在公共信道上传输.该文中,我们给出了方案的安全性分析,证明了我们的方案是决定性的和安全的.在未来,我们的方案在以目前的实验技术为基础条件下很可能得到实现.【总页数】5页(P108-112)【关键词】量子信息;量子安全直接通信;团簇态;Bell测量【作者】聂义友;徐玮;章勤男;李渊华;桑明煌【作者单位】江西师范大学物理与通信电子学院;江西省光电子与通信重点实验室【正文语种】中文【中图分类】O431.2【相关文献】1.基于四粒子团簇态的量子安全直接通信协议仿真 [J], 李先忠;何国田;张欣2.基于三方秘密共享4粒子团簇态实现三比特量子态的可控隐形传态 [J], 邹昕;叶志清3.基于6粒子团簇态的可控量子隐形传态 [J], 刘坤;李渊华;梁章坦;刘俊昌;聂义友4.基于团簇态信道的双粒子纠缠态可控量子隐形传态 [J], 洪智慧;聂义友;易小杰;黄亦斌;李嵩松5.基于四粒子团簇态的可控量子隐形传态 [J], 洪智慧;聂义友;黄亦斌;李嵩松;易小杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
簇态在量子信息中的应用研究的开题报告
簇态在量子信息中的应用研究的开题报告
一、研究背景
簇态是指具有特定的多体量子状态的系统，其中所有粒子均处于同一量子态，具有强烈的量子纠缠效应。
在近年来的量子信息领域中，簇态凭借其独特的性质被广泛应用于量子计算、量子通信、量子模拟等方面。
例如，在量子计算中，簇态可作为量子比特的基础，通过控制和操作其量子纠缠来进行量子计算；在量子通信中，簇态可用于量子密钥分发等安全通信协议中；在量子模拟中，簇态可以用于模拟复杂的物理系统和化学反应。
二、研究目的
本次研究旨在深入了解簇态在量子信息中的应用，并探究其在量子计算、量子通信、量子模拟等方面的优势和限制，为进一步推进量子信息的发展提供理论和实验上的支持。
三、研究内容
1. 簇态的理论与实验研究现状
2. 簇态在量子计算中的应用
3. 簇态在量子通信中的应用
4. 簇态在量子模拟中的应用
5. 簇态的优势和限制分析
6. 簇态在实验上的实现与进展
四、研究方法
本次研究将采用文献分析法和案例分析法相结合的方式，深入探究簇态在量子信息领域中的应用，并针对具体应用场景进行分析和讨论。
在实验方面，将采用基于量子光学原理的实验平台，尝试实现簇态的制备、控制和测量等关键步骤。
五、研究意义
本次研究能够进一步深化我们对真正的量子纠缠态——簇态的理解和认识，为量子计算、量子通信、量子模拟等领域的发展提供理论和实验上的基础支持，并有望带来重大的理论和应用创新。
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基于团簇态的量子安全直接通信理论研究
量子安全直接通信是一种新颖的量子通信模式,其最大的特点是在量子信道中直接传输秘密信息,具有高安全性、高容量等优点。
自2000年量子安全直接通信的概念被提出以来,量子安全直接通信得到了快速的发展。
量子纠缠在量子安全直接通信中起着重要作用,根据量子纠缠的关联性和不可克隆性原理,利用不
同的纠缠态和不同的方法完成量子通信。
团簇态拥有最大联通性和持续纠缠性,把团簇态用于量子通信在理论上无疑优越于其他的纠缠态,有利于确保量子通信、计算的有效性和正确性。
提出了一种基于四粒子团簇态的量子安全直接通信协议,实现了4比特秘密信息的传输。
同时,恢复秘密信息时为解密出秘密信息又提出了一种对四粒子系统的一组测量基进行测量区分的方法,即把对4粒子测量基矢的区分转化为对2
粒子进行联合测量即可。
安全性分析证明该协议可有效抵抗截获-重发攻击、截获-测量攻击、纠缠-测量攻击等。
除去用于检测窃听的粒子,理想情况下,协议的量子比特效率接近于1。
该协议不需要对量子态进行纠缠交换等复杂操作,初态无需保密,减少了传
输过程的复杂性。
提出了一种基于五粒子团簇态的量子安全直接通信协议,实现了5比特秘密信息的传输。
同时,恢复秘密信息时为解密出秘密信息又提出了一种对五粒子系统的一组测量基进行测量区分的方法,即把对5粒子测量基矢的区分转化为对2粒子进行联合Bell基和对3粒子进行联合测量即可。
安全性分析证明本协议是安全的。
利用四粒子团簇态的关联性建立量子信道,提出了一种高效的基于团簇态的可控量子安全直接通信协议。
协议中量子信息载体以一定数量构成的块为单位来进行传输,而且除了用于检测窃听的,所有的粒子都被用于传递信息,利用一个四粒子团簇态可以传输4比特的秘密信息,协议量子比特效率较高,安全性分析证
明本协议是安全的。