量子信息密码学综述ppt课件.ppt

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1、量子信息密码学1一、信息的量子化21、信息的经典处理过程声音图像视频文字模拟量（0、1）香浓信息论1000111数字化经典物理量编码信息经典物理量---强度、频率、相位”等31、信息的经典处理过程声音图像视频文字模拟化香浓信息论1000111经典物理量编码信息满足经典物理要求的处理方法—实数！42、信息的量子化处理过程声音图像视频文字模拟量01量子信息论数字化量子态编码信息0101010量子态—偏振、相位等01量子化52、信息的量子化处理过程声音图像视频文字模拟化01量子信息论数字化量子态编码信息010101001量子态满足量子力学规律的

2、处理方法！63、比特bit0，1Byte10011010;00110110……16位1011011001101111;…….任何一个n位存储器，某时刻可存储2n个数据之一74、量子态与量子比特Qbit（量子态）-----（1）光子的偏振（2）电子的自旋（3）原子的能级……01QByte：,任何一个n位存储器，某时刻可存储2n个数据！8----既具有粒子性又具有波动性设想一微观粒子进入某空间，其波函数必布满该空间（满足边界条件）；粒子性要求其必在某处出现，只能任选一位置（A/B/C)测量，在任一位置发现该粒子的概率为波函数在该处的模平方，且波函数即

3、刻塌缩到该处！量子力学怎么理解世界？CABA,B,C,…为探测器量子力学的态（波函数）----概率波9量子态的叠加与干涉单光子探测器D1D2单光子分束器上下量子计算、量子密钥分配分束器10粒子干涉与直觉的差异11BEPR粒子对A非局域性：对A（或B）的任意测量必然会影响B（或A）的量子态，不管A和B分离多远。量子纠缠态A－B可构成“量子通道”。非局域性----纠缠12量子不可克隆定理量子克隆机ABAB?No!量子密码安全性的基础量子信息提取的关键障碍不存在某物理过程可精确地复制任意量子态135、量子态的特殊性质量子态：又称“波函数”，用

4、来描述物质世界的“波粒二相性”，本身是不可以被直接测量，其平方才代表粒子被发现的概率！！（1）、量子态的叠加（干涉）性（3）、量子态的非定域性（4）、量子态的不可克隆性（2）、量子态的测量塌缩14二、量子信息密码学的相关进展15Bob纠缠光子对Alice1、基于纠缠态的量子密钥分配测量1测量0或或测量0测量116Bob纠缠光子对Alice1、基于纠缠态的量子密钥分配纠缠提纯测量0纠缠提纯测量1环境干扰环境干扰17纠缠的单配性----量子密钥分配安全性的基础BobAlice若Alice与Bob具有完美纠缠，其中任何一个都不可能与第三者分享纠缠！！？

5、Charlie最大纠缠零纠缠零纠缠18BobAlice正反关联可变，但测量塌缩的随机性不变！测量0测量0翻转测量1或测量1或单边量子操作19纠缠不能实现超距和超光速通信！！测量0测量0测量1或测量1或测量塌缩过程不可控---纠缠不能单独用来发送信息！只能用来分配密钥！BobAlice202、量子通信----量子隐形传态纠缠源ABAliceBobC212、量子通信-----量子隐形传态纠缠源ABAliceBobC22纠缠源ABAliceBobCBell态测量2、量子通信----量子隐形传态23纠缠源ABAliceBobC经典信道测量结果2、量子通信

6、----量子隐形传态24纠缠源ABAliceBobC么正变换2、量子通信----量子隐形传态25GillesBrassard图片引自文献：W.Tittel,G.Ribordy,andN.Gisin,"Quantumcryptography,"PhysicsWorld,March1998CharlesH.Bennett3、单光子量子密钥分配--BB84协议26中科院量子信息重点实验室本质上利用了纠缠的单配性质：若A和B建立最大纠缠则A和E不存在任何纠缠！三方共享资源有限安全假设：态制备和测量是二维希尔伯特空间，误码归结为比特、相位误码…BB84协议

7、安全性的--物理证明W.Shor,J.Preskill，Phys.Rev.Lett,85,pp.441-444.(2000)27RenatoRenner单光子量子密钥分配安全性--信息论证明中科院量子信息重点实验室ForprovingthesecurityofaQKDschemeagainstarbitraryattacks,itsufficestoconsiderattacksthathaveacertainproductstructure.量子密钥分配协议的安全性等价于collective攻击下的安全性RennerRenner.PHDthes

8、is(2005)28BB84协议安全性的信息论证明Alice和Bob之间的不确定度最终的安全密钥率公式为不同测量基下有相同的误码率29热