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作者：胡明迪天津大学

学位级别：硕士

因果推断溯源于古老的休谟怀疑论,格言“Correlation does not imply causation”被烙印于心,众所周知,在经典情况下,甄别相关性和因果关系是困难的。事实上,经典的判别原则即数据驱动的赖兴巴赫原则从本质上来说是无原则的,因为判别结... 详细信息

因果推断溯源于古老的休谟怀疑论,格言“Correlation does not imply causation”被烙印于心,众所周知,在经典情况下,甄别相关性和因果关系是困难的。事实上,经典的判别原则即数据驱动的赖兴巴赫原则从本质上来说是无原则的,因为判别结果严重取决于条件变量的选择。然而,在一些特定的量子情况下,Reid等人提出了一个判别统计量C,判据C不依赖于任何条件变量的信息,因此,可以在两个量子随机变量即量子比特上有效地区分量子相关（量子共同原因）和量子因果关系（量子直接原因）。本文形式化了一般情况下的量子共同原因和量子因果关系,基于形式化的表示,本文进一步研究了一般情况下量子共同原因和量子因果关系的可判定性,证明了（ⅰ）如果两个量子比特受到了量子共同原因的影响,那么C∈[-1,127],（ⅱ）如果两个量子比特的关系是量子因果关系,那么C∈[-1/27,1]。我们的结果表明,量子共同原因和量子因果至少可以在相当大的程度上被有效地区分,除此之外,本文还提出了一个几何图片,阐明了量子共同原因和量子因果关系的概率混合的几何解释,几何图片也直观地展示了量子共同原因、量子因果关系可以被分别表示为两个正四面体,这为区分量子共同原因和量子因果关系提供了另一种判别方法,也为发展更完整的甄别重叠区域的情况（对应于C∈[-1/27,1/27]）指明了方向。

关键词：量子因果量子相关量子概率

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离散量子随机游走纠缠动力学特性及其在图像加密中的应用研究

离散量子随机游走纠缠动力学特性及其在图像加密中的应用研究

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作者：韩晓颖北京工业大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的不断发展,生活的方方面面都涉及到信息、网络,保证信息的安全已经变得越来越重要。传统的密码算法大多基于数学计算复杂性,不能实现无条件安全,而量子密码体系的信息载体为量子态,经过量子通道在合法的用户之间进行密... 详细信息

随着计算机技术的不断发展,生活的方方面面都涉及到信息、网络,保证信息的安全已经变得越来越重要。传统的密码算法大多基于数学计算复杂性,不能实现无条件安全,而量子密码体系的信息载体为量子态,经过量子通道在合法的用户之间进行密钥的传输。量子密码体系的安全性由量子力学原理所保证,与攻击者的计算能力无关。作为一个通用量子计算模型,量子随机游走已经被当作解决各种问题的一种有效工具,如区分不同的元素、三角形搜查、数据聚类等等。量子随机游走具有高度非线性和并行计算的双重优势,因此,研究量子随机游走模型并将此应用到图像加密中是非常有意义的。本文主要包括三部分,第一部分是研究线上一维单粒子离散量子随机游走(Quantumn Random Walks,QRWs)模型,并进行纠缠动力学分析。第二部分是构造基于离散量子随机游走的伪随机序列发生器(Pseudorandom Number Generators,PRNGs),并对其进行安全性分析的仿真实验。第三部分是将该PRNG应用到灰度图像和彩色图像加密中。具体内容如下:(1)构造了一种基于线上一维单粒子离散QRWs模型,我们研究了一个步行者的运动由两个最初独立的硬币交替地控制。我们观察到在量子游走中存在复杂的硬币间关联。具体地说,我们通过对步行者求偏迹来研究两个硬币的相关性,并从经典互信息、量子互信息和测量诱发的干扰等方面分析两个硬币之间的经典相关性、总的相关性和量子相关性。(2)构造了一种基于线上一维单粒子离散QRWs伪随机数生成器。并且对该伪随机序列生成器从统计复杂度测量、递归性分析、随机性测试等方面进行了性能分析,实验结果表明用此PRNG生成的序列具有很好的随机特性。(3)利用(2)中的PRNG作为密钥生成器,提出了基于(1)中QRWs模型的灰度图像加密方案,并进行仿真实验。从相关性、信息熵、密钥空间、敏感性、攻击测试等方面进行分析。另外,与现有的图像加密方案进行对比,结果表明我们提出的灰度图像加密方案具有更好的安全性。(4)将(3)的灰度图像加密方案扩展到彩色图像加密中。实验证明,基于离散QRWs的彩色图像加密方案在相关性、信息熵、敏感性等方面优于现有的图像加密方案。

关键词：量子游走量子相关伪随机发生器图像加密

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Electromagnetically Induced Transparency in a Four-Level Atomic System

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Communications in Theoretical Physics 2004年第1X期42卷 113-116页

作者： LIJia-Hua WANGWen-Yi DepartmentofPhysics HuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074China NationalKeyLaboratoryforLaserTechnique HuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074China

In this paper, we analyze and discuss the absorption properties of the probe beam in a four-level atomic system with a nearly hyper-fine doublet structure of two higher-lying excited levels based on electromagnetically induced transparency (EIT) for the two cases of transient process and steady-state process. The main gain of this work is to investigate theoretically the influence of the nearly hyper-fine levels on the probe absorption. For the transient process,using the numerical calculations by a simple Mathematica code we find that the magnitude of the probe absorption at the line center is small compared to the typical three-level atomic system in the context of electromagnetically induced transparency. For the case of the steady state, our results show that the probe absorption can be completely eliminated at the line center of the probe transition just as the usual three-level EIT scheme.

关键词：稳定态电磁诱导透彻性四层原子体系原子物理学量子干涉量子相关

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