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四量子比特噪声ghz-W态的完全可分离性和相干性

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四量子比特噪声GHZ-W态的完全可分离性和相干性

作者：周伟峰浙江工商大学

学位级别：硕士

量子信息处理结合了信息论和量子力学,是近年来最有前途的一种交叉学科。量子纠缠和量子相干都是量子力学中重要的物理资源,它们与量子计算、量子通信和量子精密测量等领域密切相关。量子纠缠在量子密钥分发、量子秘密共享和量子隐形传... 详细信息

量子信息处理结合了信息论和量子力学,是近年来最有前途的一种交叉学科。量子纠缠和量子相干都是量子力学中重要的物理资源,它们与量子计算、量子通信和量子精密测量等领域密切相关。量子纠缠在量子密钥分发、量子秘密共享和量子隐形传态等研究中扮演着重要角色,量子相干在量子生物、量子光学、量子热力学等学科中发挥着重要作用。然而,量子纠缠态不可避免地会受到环境的干扰而减弱甚至丧失其纠缠特性。不具有任何纠缠特性的量子态就称为完全可分离态,它可以写成乘积态的概率之和形式。目前,对二体系统的研究相对全面,产生了Positive Partial Transpose(PPT)准则、Computable Cross Norm or Realignment(CCNR)准则等一系列纠缠判定准则,而对多体系统的研究进展较慢,对多体纠缠的研究依然具有挑战性。纠缠见证者是多体纠缠检测的一种常用方法,通常作为可分离性判定的必要条件。已有研究得到了四量子比特Greenberger-Horne-Zeilinger(ghz)态和W态在白噪声中混合态(噪声ghz-W态)的两个纠缠见证者。本文的主要研究内容为:(1)研究了四量子比特噪声ghz-W态的完全可分离性条件,生成了三种类型的最优乘积态,演示了如何概率混合这些最优乘积态来构造白噪声中的四量子比特完全可分离的GHZ态和W态的混合态,分析了靠近GHZ态端和靠近W态端的噪声系数,得到了靠近GHZ态端和靠近W态端的完全可分离性表达式。对中间部分,给出了充分性数值结果。研究结果表明,这两个纠缠见证者对四量子比特噪声ghz-W态的完全可分离性检测是充分必要的。(2)相干见证者由纠缠见证者衍生而来,它为相干鲁棒性检测提供了可测量的操作。为测量多体系统中噪声ghz-W态的相干鲁棒性,本文将混合态的密度矩阵分解为泡利矩阵的乘积和形式,得到了其特性系数和相干见证算符,运用最优相干见证者计算了混合态的相干鲁棒性。研究结果表明,任意N量子比特的噪声ghz-W态的相干鲁棒性与l-范数相干度量结果一致。

关键词：纠缠见证者完全可分离性相干鲁棒性 GHZ态 W态

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基于GHZ态的量子密钥分发协议

计算机应用研究 2018年第3期35卷 889-891页

作者：江英华张仕斌昌燕杨帆邵婷婷成都信息工程大学信息安全工程学院成都610225

在用户与用户进行量子密钥分发时,随着用户数量的增加,用户之间需要建立大量的量子传输信道。针对减少量子传输信道数量问题进行了研究,设计了一种基于GHZ态的量子密钥分发协议。该协议由第三方进行粒子分配,利用三粒子GHZ态在Z基和X基... 详细信息

在用户与用户进行量子密钥分发时,随着用户数量的增加,用户之间需要建立大量的量子传输信道。针对减少量子传输信道数量问题进行了研究,设计了一种基于GHZ态的量子密钥分发协议。该协议由第三方进行粒子分配,利用三粒子GHZ态在Z基和X基下具有不同的表示特性作为密钥分发的关键点来实现密钥分发,大大减少了量子信道的数量。经过安全性分析表明协议能抵御截获重发攻击、中间人攻击和纠缠攻击,而作为第三方可以是不可信的。

关键词：量子密钥分发 GHZ态纠缠特性 X基第三方

Improved Quantum ＂ Ping-Pong＂ Protocol Based on Extended Three-Particle ghz State

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China Communications 2012年第1期9卷 111-116页

作者： Li Jian Guo Xiaojing Song Danjie Xie Feng Peng Yong School of Computer Beijing University of Posts and Telecommunications Beijing 100876 P. R. China Technical Assessment Research Laboratory China Information Technology Security Evaluation Center Beijing 100085 P R. China

In order to transmit secure messages, a quantum secure direct communication protocol based on extended three-particle ghz state was presented, in which the extended three-particle ghz state was used to detect eave sdroppers. In the security analysis, the method of the entropy theory is introduced, and three detection strategies are compared quantitatively by using the constraint between the information eavesdroppers can obtain and the interference introduced. If the eavesdroppers intend to obtain all information, the detection rate of the original "Ping-pong" protocol is 50%; the second protocol used two particles of EPR pair as detection particles is also 50%; while the presented protocol is 58%. At last, the security of the proposed protocol is discussed. The analysis results indicate that the protocol in this paper is more secure than the other two.

关键词： GHZ态粒子基础量子议定书安全性分析通信协议检测策略

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利用一个三粒子W态隐形传送N粒子GHZ态

物理学报 2008年第3期57卷 1339-1342页

作者：查新未张淳民西安邮电学院应用数学与应用物理系西安710061 西安交通大学理学院西安710049

杨洪钦等提出一个用两个三粒子W态作为量子信道将N粒子GHZ态从发送者传送给两个接收者中任意一个的量子隐形传送方案.给出其理论分析,并提出了一个仅用一个三粒子W态作为量子信道将N粒子GHZ态传送给两个接收者之一的量子隐形传送的方案.

关键词：量子隐形传态 GHZ态量子信道三粒子W态

噪声中GHZ态和W态混合态的相干鲁棒性研究

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杭州电子科技大学学报（自然科学版） 2022年第6期42卷 15-19页

作者：周伟峰徐淼陈小余浙江工商大学信息与电子工程学院浙江杭州310018 浙江大学城市学院信息与电气工程学院浙江杭州310015

研究量子混合态的相干鲁棒性问题。首先,引入量子态的相干鲁棒性理论,提出可测量的最优相干见证者模型;然后,以格林伯格-霍恩-塞林格(Greenberger-Horne-Zeilinger, ghz)态和W态在白噪声中混合态的密度矩阵为基础,运用泡利矩阵对混合态... 详细信息

研究量子混合态的相干鲁棒性问题。首先,引入量子态的相干鲁棒性理论,提出可测量的最优相干见证者模型;然后,以格林伯格-霍恩-塞林格(Greenberger-Horne-Zeilinger, ghz)态和W态在白噪声中混合态的密度矩阵为基础,运用泡利矩阵对混合态进行重构,得到一组特性系数和相干见证算符;最后,根据最优相干见证者实现对混合态相干鲁棒性的计算。研究结果表明,任意N量子比特噪声ghz-W态(噪声中GHZ态和W态混合态)的相干鲁棒性和l-范数相干度量结果一致。

关键词：相干鲁棒性最优相干见证者 GHZ态 W态

基于ghz纠缠态实现双粒子态的双向量子隐形传态的研究

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基于GHZ纠缠态实现双粒子态的双向量子隐形传态的研究

作者：刘乾天津工业大学

学位级别：硕士

量子信息学是一门把量子力学和信息科学联系起来的崭新的学科。它拥有很多经典信息学无法超越的优势,并且利用其量子特性可以解决经典信息在传送过程中的诸多问题。其中量子通信是量子信息学一个极其重要的分支,主要是研究量子隐形传态... 详细信息

量子信息学是一门把量子力学和信息科学联系起来的崭新的学科。它拥有很多经典信息学无法超越的优势,并且利用其量子特性可以解决经典信息在传送过程中的诸多问题。其中量子通信是量子信息学一个极其重要的分支,主要是研究量子隐形传态、量子密集编码、量子密码通信等方向。本文的工作是对量子隐形传态这个方向进行研究,它依靠纠缠的特殊性质,不确定性和不可克隆性等定理,能够保证将信息安全的传送给接收方,无需考虑待传送的信息量是否过大,消耗的资源是否过多,比传统的通信方式增添了很多优势,所以吸引了很多研究人员的目光。目前,已经提出了很多关于这个方向有意义的方案。文章在讲解了量子信息学产生背景及简介、量子隐形传态的理论和实验研究进展以及研究价值后,在目前已有的方案中,选择了两种相对简单的单粒子态和一种非对称的隐形传态方案进行了分析讲解。在上述方案的基础上,本文给出了基于Greenberger-Home-Zeilinger(ghz)态实现双粒子态的双向隐形传态方案。该方案利用纠缠交换使一对三粒子GHZ态纠缠作为通信双方共享的量子信道,首先发送方与接收方对其持有的粒子进行受控非门操作,一系列的测量操作,并将测得的结果相互传达给对方,然后通信双方依靠收到的结果选取合适的幺正变换,便可以使对方传递过来的未知态在本地得到重塑,完成了对双粒子态的双向隐形传送。同时由比较得知,该方案的量子信道在实验中更容易制备且传送效率更高,相应的测量操作也是简单方便的。此方案在实施过程中,必须保证发送方和接收方能够密切配合,才能实现未知量子态的正常传送,这种通信方式相比传统的通信更加安全、可靠。

关键词：量子通信量子隐形传态量子纠缠 GHZ态幺正操作

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基于N粒子GHZ态的量子匿名投票协议

北京电子科技学院学报 2022年第1期30卷 86-93页

作者：彭宇辰孙莹李艳俊北京电子科技学院北京市100070 中国电子科技集团公司第十五研究所北京市100083

随着量子计算、量子通信等技术不断取得突破,基于量子信息技术的投票方案持续涌现。现有量子投票方案在经过多年的发展后,已经取得了一系列实践性的结果。本文设计了一种基于N粒子GHZ态的量子匿名投票协议,该协议可保证特定应用场景下... 详细信息

随着量子计算、量子通信等技术不断取得突破,基于量子信息技术的投票方案持续涌现。现有量子投票方案在经过多年的发展后,已经取得了一系列实践性的结果。本文设计了一种基于N粒子GHZ态的量子匿名投票协议,该协议可保证特定应用场景下投票方案的匿名性,保障投票者既能真实表达投票意愿又不会泄露个人信息。最后,利用本源量子计算云平台对协议过程进行模拟,得到不同条件下的计票结果,验证了该协议的正确性与有效性。

关键词：量子投票 GHZ态量子计算量子模拟

基于GHZ态的无酉操作多方量子秘密共享方案

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计算机应用研究 2016年第2期33卷 491-494页

作者：李文骞刘志昊南京森林警察学院信息技术系南京210023 东南大学计算机科学与工程学院南京211189

为了简化多方量子秘密共享协议,利用Greenberger-Horne-Zeilinger(ghz)态和互补基特性,提出了一种简单高效的多方量子秘密共享方案。该方案无须进行任何酉操作,发送方与多个接收方之间只需一次量子通信,并使用互补基进行测量即可完成信... 详细信息

为了简化多方量子秘密共享协议,利用Greenberger-Horne-Zeilinger(ghz)态和互补基特性,提出了一种简单高效的多方量子秘密共享方案。该方案无须进行任何酉操作,发送方与多个接收方之间只需一次量子通信,并使用互补基进行测量即可完成信道安全检测和秘密共享。除去少量用于检测量子信道安全的粒子,其余每个GHZ态粒子共享一个比特的经典信息。安全性分析表明该方案是安全可靠的。

关键词：量子安全通信多方量子秘密共享 GHZ态安全性分析

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基于GHZ态的多方半量子安全直接通信

量子电子学报 2023年第5期40卷 738-746页

作者：郭瀚李云霞魏家华唐杰王俊辉空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077

量子安全直接通信不需要提前准备密钥,直接通过量子就可以进行秘密信息传递。针对量子通信设备成本较高的问题,基于Greenberger-Horne-Zeilinger(ghz)态粒子和半量子理论,提出了一个双向三方的半量子安全直接通信(SQSDC)方案。该方案可... 详细信息

量子安全直接通信不需要提前准备密钥,直接通过量子就可以进行秘密信息传递。针对量子通信设备成本较高的问题,基于Greenberger-Horne-Zeilinger(ghz)态粒子和半量子理论,提出了一个双向三方的半量子安全直接通信(SQSDC)方案。该方案可以实现两个经典方和一个量子方之间的秘密通信,且通过调整GHZ态粒子的个数,可以将经典方扩展至任意多方,因此尤其适用于一个上级单位和多个下级单位之间的通信。方案安全性分析表明,利用GHZ态的纠缠特性进行窃听检测,可以有效地抵抗窃听者的截获测量重发攻击和纠缠测量攻击。在三方通信时,该方案的通信效率达17.65%,具有较高的通信效率。

关键词：量子通信半量子安全直接通信 GHZ态多方通信