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基于超绝热捷径技术快速制备超导三量子比特greenberger-horne-zeilinger态

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物理学报 2019年第3期68卷 114-119页

作者：于宛让计新延边大学理学院物理系延吉133002

本文提出了一个基于超绝热捷径技术快速制备超导三量子比特greenberger-horne-zeilinger态的理论方案.该方案首先在量子Zeno动力学的帮助下得到系统的有效哈密顿量,之后通过引入与有效哈密顿量具有相同形式的反向导热哈密顿量来构建绝... 详细信息

本文提出了一个基于超绝热捷径技术快速制备超导三量子比特greenberger-horne-zeilinger态的理论方案.该方案首先在量子Zeno动力学的帮助下得到系统的有效哈密顿量,之后通过引入与有效哈密顿量具有相同形式的反向导热哈密顿量来构建绝热捷径,加速了整个系统的演化过程.该方案不需要初态和目标态之间的直接耦合,在实验上也更容易实现.数值模拟结果表明该方案对超导量子比特的自发辐射、波导谐振腔的泄漏以及超导量子比特的退相位是鲁棒的.

关键词：超绝热捷径超导量子比特 greenberger-horne-zeilinger态

基于greenberger-horne-zeilinger态的量子公平盲签名方案

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小型微型计算机系统 2015年第3期36卷 520-523页

作者：王宁郭躬德林崧福建师范大学数学与计算机科学学院福州350007 福建师范大学网络安全与密码技术重点实验室福州350007

通过使用greenberger-horne-zeilinger态和经典哈希函数,提出一个量子公平盲签名方案.在该方案的初始化阶段,可信的仲裁者分别与盲签名者和接收者共享一个GHZ态序列和秘钥序列.在签名阶段,根据签名者和接收者对各自手中的GHZ态粒子的测... 详细信息

通过使用greenberger-horne-zeilinger态和经典哈希函数,提出一个量子公平盲签名方案.在该方案的初始化阶段,可信的仲裁者分别与盲签名者和接收者共享一个GHZ态序列和秘钥序列.在签名阶段,根据签名者和接收者对各自手中的GHZ态粒子的测量结果,签名者产生一个经典信息的盲量子签名.在验证阶段,根据GHZ态的关联性,仲裁者能够验证盲签名的合法性.最后,如果签名者和接收者对之前签订的消息有争议,仲裁者将在链接恢复阶段通过对签名的追溯来解决这个问题.本文还对该方案的安全性进行分析,结果表明它能满足公平盲签名的安全性要求,即不可伪造性、不可否认、盲性和可追踪性.

关键词：公平盲签名 greenberger-horne-zeilinger态哈希函数

基于多光子纠缠的具有身份认证功能的多方量子安全直接通信

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科学通报 2024年第11期69卷 1491-1500页

作者：刘成杜明明钟伟盛宇波周澜南京邮电大学理学院南京210023 南京邮电大学电子与光学工程学院柔性电子(未来技术)学院南京210023 南京邮电大学量子信息与技术研究所南京210003

多方量子安全直接通信(multi-party quantum secure direct communication,MQSDC)可使多个信息发送方通过量子信道同时向一个信息接收方传递秘密信息,并从理论上保证传递信息的绝对安全性.已有的MQSDC方案均默认所有通信方为合法通信方... 详细信息

多方量子安全直接通信(multi-party quantum secure direct communication,MQSDC)可使多个信息发送方通过量子信道同时向一个信息接收方传递秘密信息,并从理论上保证传递信息的绝对安全性.已有的MQSDC方案均默认所有通信方为合法通信方,这在实际实验条件下难以保证,为窃听者冒充合法通信方窃取信息或扰乱通信提供了可能.本文提出了基于greenberger-horne-zeilinger(GHZ)态的具有身份认证功能的三方量子安全直接通信方案.信息接收方可同时认证两个实际信息发送方的身份,确认身份合法后,再接收其发送的秘密信息,理论上可保证合法通信方身份认证码以及传输信息的安全.本方案使用单光子测量代替GHZ态测量,操作简单且成功率高.本文对方案在实际实验条件下的安全信息容量进行了数值模拟.本方案在未来量子网络领域具有重要的应用.

关键词：多方量子安全直接通信身份认证 greenberger-horne-zeilinger态安全信息容量

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仿雁群阵列量子空中通信组网构建策略

物理学报 2022年第15期71卷 18-29页

作者：姚明辉聂敏杨光张美玲孙爱晶裴昌幸西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121 西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室西安710071

量子卫星通信是量子通信领域的研究热点和前沿,具有覆盖面广、通信效率高和安全性强的特点.量子通信组网的构建策略是量子通信的重要组成部分,然而,有关量子空中通信组网构建策略的研究,迄今尚未展开.本文采用仿生学原理,根据雁群空中... 详细信息

量子卫星通信是量子通信领域的研究热点和前沿,具有覆盖面广、通信效率高和安全性强的特点.量子通信组网的构建策略是量子通信的重要组成部分,然而,有关量子空中通信组网构建策略的研究,迄今尚未展开.本文采用仿生学原理,根据雁群空中飞行阵列的特点,提出了一种仿雁群Λ型量子空中通信组网拓扑结构,该结构可分为单头节点Λ型和多头节点Λ型.基于greenberger-horne-zeilinger (GHZ)态的可认证QSDC网间通信系统和GHZ-EPR (Einstein-Podolsky-Rosen)量子卫星组网隐形传态通信系统,对该Λ型量子空中通信组网结构的误码率、能耗、吞吐率等参数进行了研究.理论分析和仿真结果表明,仿雁群单头节点Λ型组网结构,在噪声平均功率谱密度为2 dB/m的环境中,当网中头节点与子节点的通信距离小于400 m时,误码率小于0.094;若头节点与子节点的通信距离由400 m增大到1000 m时,误码率增长较快,达到0.585;当单侧子节点数由2增加到7时,吞吐率由110.6 kb/s下降到46.45 kb/s.以总节点数21为例,单头节点Λ型组网结构可节省32.6%的能量,吞吐率下降到23.9 kb/s.相比之下,总节点数为21的多头节点Λ型组网结构,可节省29.3%的能量,吞吐率达到163.4 kb/s.由此可见,采用仿雁群阵列结构的量子空中组网,具有很好的网络可扩展性、优良的信息安全性和灵活的网络结构.

关键词：仿雁群Λ型网络结构量子空中通信组网能耗分析 greenberger-horne-zeilinger态

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逻辑纠缠态的高效制备协议

逻辑纠缠态的高效制备协议

作者：李闯南京邮电大学

学位级别：硕士

量子通信是利用量子力学的基本原理(如量子不可克隆原理、海森堡不确定性关系等)进行信息传输的一种方式。量子通信主要包括量子隐形传态(QT)、量子密钥分发(QKD)和量子安全直接通信(QSDC)。量子纠缠是量子通信中的重要资源。在各种应用... 详细信息

量子通信是利用量子力学的基本原理(如量子不可克隆原理、海森堡不确定性关系等)进行信息传输的一种方式。量子通信主要包括量子隐形传态(QT)、量子密钥分发(QKD)和量子安全直接通信(QSDC)。量子纠缠是量子通信中的重要资源。在各种应用中,通信双方应在远距离分配纠缠。然而,当光子在实际量子信道中传输时,信道噪声的存在可能会导致光子传输损失和量子态退相干。因此,长距离的光子传输使纠缠质量大大降低,这在很大程度上降低了量子通信协议的通信效率,甚至威胁其安全性。为了解决上述问题,逻辑编码被提出,具有很强的抗光子损失和错误能力。本文第一个工作提出了用于三层逻辑greenberger-horne-zeilinger(GHZ)态的制备协议。本协议采用交叉克尔介质来构造量子比特奇偶校验器。借助量子比特奇偶校验器,我们可以近乎确定地用辅助单光子制备三层逻辑GHZ态。该协议只需要两种不同的交叉克尔介质,不需要复杂的Toffoli门,这比以前的逻辑态制备协议更容易操作。基于上述特点,该协议在未来的量子通信领域具有应用潜力。本文第二个工作提出了在线性光学条件下利用当前实验条件下常用的自发参量下转换纠缠源(SPDC源)制备双轨编码贝尔态方案。该方案采用的SPDC源产生的不完美单光子态和三种可变分束器(VBS)。协议证明,SPDC源产生的光子态中的双光子成分也可用于制备目标双轨编码态,因此,可有效提高目标态的制备概率。该方案在当前实验条件下可以实现,具有较强的应用性,可能在未来量子信息处理中发挥重要作用。

关键词：三层逻辑编码 greenberger-horne-zeilinger态克尔非线性介质双轨编码贝尔态

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基于GHZ态局域测量的量子秘密共享

电子学报 2019年第7期47卷 1443-1448页

作者：宋云陕西师范大学计算机科学学院

提出了一个基于GHZ态局域测量的新颖且高效的量子秘密共享方案.该方案充分利用了GHZ态3个粒子间的相关性,不需要进行任何酉操作或纠缠交换,只通过局域测量,就可在通信者之间建立共享联合密钥.除去用于窃听检测的粒子,其余粒子全部用于... 详细信息

提出了一个基于GHZ态局域测量的新颖且高效的量子秘密共享方案.该方案充分利用了GHZ态3个粒子间的相关性,不需要进行任何酉操作或纠缠交换,只通过局域测量,就可在通信者之间建立共享联合密钥.除去用于窃听检测的粒子,其余粒子全部用于消息传输,每个GHZ态可以共享一个比特经典消息,效率达到100%.同时,对于可能存在的攻击方式,文中给出了详细的安全性证明.最后,建立了效率与安全的关系模型,并用MATLAB进行了比较深入的仿真分析.

关键词：量子秘密共享 greenberger-horne-zeilinger态局域测量安全性分析

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利用GHZ态实现可控的量子秘密共享

北京邮电大学学报 2008年第1期31卷 9-13页

作者：孙莹秦素娟温巧燕朱甫臣北京邮电大学理学院北京100876 现代通信国家重点实验室成都610041

提出了一种利用greenberger-horne-zeilinger(GHZ)态实现秘密重建时机可控的量子秘密共享方案.该方案充分利用了GHZ态3个粒子间的相关性和Hadamard门的特殊性质,通过让Bob和Charlie共享GHZ态共享联合密钥,并使用Hadamard门保证了协议的... 详细信息

提出了一种利用greenberger-horne-zeilinger(GHZ)态实现秘密重建时机可控的量子秘密共享方案.该方案充分利用了GHZ态3个粒子间的相关性和Hadamard门的特殊性质,通过让Bob和Charlie共享GHZ态共享联合密钥,并使用Hadamard门保证了协议的可控和安全.方案中,平均消耗1个GHZ态可以共享3 bit经典信息.由于所有量子态的传输都是单向的,且除去用于检测窃听的粒子外其他均用于有效传输密钥,所以量子比特效率理论上接近100%.

关键词：量子密码学量子秘密共享 greenberger-horne-zeilinger态 Hadamard门

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基于多粒子纠缠态的量子密码协议研究

基于多粒子纠缠态的量子密码协议研究

作者：王宁福建师范大学

学位级别：硕士

量子密码学是经典密码学和量子力学衍生的结合体。和经典密码学相比,由于量子密码的安全性完全依赖于量子力学的基本原理,故它具备理论上的无条件安全性。因此,研究者们试图利用量子力学的基本原理来解决一些经典密码学无法解决或者难... 详细信息

量子密码学是经典密码学和量子力学衍生的结合体。和经典密码学相比,由于量子密码的安全性完全依赖于量子力学的基本原理,故它具备理论上的无条件安全性。因此,研究者们试图利用量子力学的基本原理来解决一些经典密码学无法解决或者难以解决的安全问题,如密钥分发、图像水印、数字签名等,并在此基础上形成了系统的理论体系。量子纠缠态作为量子信息领域的一个重要的资源,它具有十分特别的性质,即纠缠性。利用量子纠缠态的这一特性,人们设计了一些精妙的量子密码协议,如量子秘钥分发、量子隐形传态、量子并行计算等。本文对一些常见的多粒子纠缠态进行研究,并在此基础上设计了四个量子密码协议。这些协议分别是：1、基于greenberger-horne-zeilinger (GHZ)态的量子公平盲签名方案。在这个方案中,我们利用哈希函数(Hash)和随机数来生成签名者、仲裁者和发送者选择的测量基的信息,再联合GHZ态的关联性分别对各自手中的粒子进行测量,进而产生签名所用的信息,最终完成整个盲签名过程。对该方案的安全性分析表明该方案满足公平盲签名方案的安全性要求,即不可伪造性、不可否认性、盲性和可追踪性。2、具有双向认证功能的多方量子密钥分发。该协议利用GHZ态的纠缠特性,实现具有双向认证功能的多方量子密钥分发协议,并利用带密钥的单向Hash函数技术对每个用户的身份进行认证。该协议的安全性分析表明该协议在理论上是安全的。3、基于最低有效位的量子图像水印。该方案通过置换载体图像灰度值的某一个比特把水印图像嵌入到量子载体图像的某些像素中。这些像素的位置是由一个私钥决定的。只有拥有这个私钥的版权者才可以在无需初始载体图像的前提下提取出水印信息。该水印方案的计算机仿真实验表明,该方案实现了水印的不可见性,并具有良好的可伸缩性。4、基于重复码的量子图像水印方案。该方案首先使用重复码对水印图像进行编码,然后把编码后的水印图像嵌入到载体图像像素点的某些灰度比特中。只有知道水印嵌入的像素点和比特位置的版权者才可以提取出水印信息。由于使用了重复码处理水印,故该水印方案具有一定的鲁棒性。此外,该水印方案的计算机仿真和分析也表明了该方案是有效的。

关键词：量子密码纠缠态 greenberger-horne-zeilinger态量子图像水印量子公平盲签名量子密钥分发 Hash函数

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量子计算中的三元逻辑

量子计算中的三元逻辑

作者： Tkachenko Anton 北京化工大学

学位级别：硕士

计算机技术发展到现阶段,需要更强的功能和更高的集成性。然而,根据经典理论设计的计算机已经快到了极限,这个极限起源于经典计算机所基于的经典物理学,这制约着计算机计算能力的进一步提高。因此,解决这个问题的方法在于从根本上改变... 详细信息

计算机技术发展到现阶段,需要更强的功能和更高的集成性。然而,根据经典理论设计的计算机已经快到了极限,这个极限起源于经典计算机所基于的经典物理学,这制约着计算机计算能力的进一步提高。因此,解决这个问题的方法在于从根本上改变其物理结构。为了解决这个问题,可以使用量子计算机。量子计算机是利用量子力学特有的现象和效应,例如叠加原理和纠缠性来对数据进行操作的一种装置。从理论上讲,量子计算机的计算能力比起他的前辈----基于经典理论的经典计算机,功能强大的多。现在关于量子计算机的研究,主要集中在以qubit(量子比特)为对象的二元逻辑。但是基于qubit的二元逻辑存在一些局限性,例如很难实现概率计算。事实上,存在着不用附加额外算法的允许实现概率计算的逻辑,这就是多值逻辑。其中的一个特例就是本文主要研究的对象,三值逻辑。在三值逻辑中,因为其逻辑单元中存在着未知分量,使得其更适用于描述概率过程。本文研究显示,三值逻辑可以作为信息的最小单元,采用三值逻辑可以有效地提升量子计算机的能力。本文的主要内容如下:1)考虑到三元逻辑是量子计算机中的基本信息单元,我们将一对具有三能级结构处于纠缠态的离子作为三态粒子(qutrit),建立了三态粒子的数学和物理模型。这使我们可以精确描述三态粒子的物理特性,能够描述三态粒子的主要物理参数,例如:相位和正算子取值测度(POVM)。2)为了描述在量子计算机上实现概率计算的方法,我们以GHZ态作为特例,研究了量子计算机上的概率计算的实现。其与通常纠缠态不同,主要区别在于GHZ态的测量结果在三个粒子纠缠中是不对称的,是以三个纠缠态的颗粒组成。基于这种效果,我们的研究显示,量子计算机解决了旧传统性质计算机的概率问题,量子计算机中概率计算的硬件具有经典的本质。

关键词：量子计算概率计算 greenberger-horne-zeilinger态多级量子相互作用量子位三态粒子