基于单模压缩态和GHZ态的连续变量量子网络对话协议研究

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1、分类号：密级：UDC：学号：405513815029南昌大学硕士研究生学位论文基于单模压缩态和GHZ态的连续变量量子网络对话协议研究ContinuousVariableQuantumNetworkDialogueProtocolsBasedonSingle-ModeSqueezedStatesandGHZStates李建福培养单位(院、系)：理学院物理系指导教师姓名、职称：周南润教授指导教师姓名、职称：温晓军教授申请学位的学科门类：理学学科专业名称：无线电物理论文答辩日期：2018年5月31日答辩委员会主席：刘福窑评阅人：2018年6月25日摘要摘要信息技术的飞速发展

2、加快了信息的传递与交流。经典的信息安全理论中，经典保密信道很难及时检测窃听者对传输信息的攻击。量子保密通信因具有更高的安全性受到了学术界、金融界、军事界等的广泛关注。利用量子特性设计的保密通信协议的无条件安全性由Heisenberg测不准原理和量子不可克隆定理等保证。量子对话是一种双向的量子安全直接通信模式，其中通信双方既是信息的发送方，又是信息的接收方。量子对话直接以量子态作为信息传输载体，不需要在通信前分享量子密钥，提高了协议效率。与离散变量量子对话协议相比，基于连续变量的量子对话协议拥有更高的传输效率和更低的信道损耗，并且在现有的条件下可以利用光学仪器实现。因此

3、，连续变量量子对话协议成为当前的研究热点。本文在分析现有典型连续变量量子对话协议的基础上，分别基于连续变量单模压缩态和连续变量GHZ态设计了两个量子网络对话协议，并分析了协议的安全性。本文完成的主要工作如下：利用连续变量单模压缩态的量子特性，设计了一种新的量子网络对话协议。Alice制备多个单模压缩态，应用平衡零差检测后分别发送给Bob、Charlie等通信方，Bob、Charlie等通信方确认信道安全后将秘密信息编码到单模压缩态上，插入服从高斯分布的随机变量并发送给Alice。Alice、Bob、Charlie等通信方之间根据测量结果和拥有的光学模可以推断出对方的秘

4、密信息。另外，每个通信方都可以选择任一个合法通信方进行量子对话。与基于离散变量的量子对话协议相比，该连续变量量子对话协议更容易实现。提出了一种基于连续变量GHZ态的量子网络对话协议。该协议允许多个合法通信方同时进行对话。GHZ态的纠缠特性保证该量子对话协议信息传输过程中无信息泄露。安全性分析表明该量子对话协议可以抵御分光镜攻击。关键词：连续变量；量子安全直接通信；量子网络对话协议；纠缠态；信息安全IABSRTACRTContinuousVariableQuantumNetworkDialogueProtocolsBasedonSingle-ModeSqueezedSt

5、atesandGHZStatesABSTRACTTherapiddevelopmentofinformationtechnologyhasacceleratedtheexchangeandtransmissionofinformation.Inclassicalinformationsecuritytheory,itisdifficultforaconfidentialclassicalchanneltodetecteavesdroppers'attacksontransmissioninformationintime.Quantumprivatecommunicat

6、ionwithhighersecurityhasattractedmoreandmoreattentionfromacademia,financeandmilitaryfields.Communicationprotocolsdesignedbytakingadvantageofquantumstatescharacteristicspossesshightransmissionefficiencyandtheirunconditionalsecurityareusuallyguaranteedbynon-cloningtheoremanduncertaintypri

7、nciple.Quantumdialogueisatwo-wayquantumsecuredirectcommunication.Bothpartiesofcommunicationaresenderofinformationandreceiverofinformation.Quantumdialoguedirectlyemploysquantumstatesasthetransmissioninformationcarrier.Withoutsharingquantumkeybeforecommunication,theefficiencyofpr