量子保密通信網(wǎng)絡的動態(tài)路由及糾纏貝爾態(tài)測量的研究.pdf

1、量子通信由于其無條件的安全特性，以及糾纏等其它方面的出色性能，越來越受到人們的重視。一方面，量子通信具有許多經(jīng)典通信所無法比擬且不具備的天然優(yōu)勢；另一方面，人們對網(wǎng)絡和信息安全的需求也在日益增多。量子糾纏是量子力學中最為奇特的現(xiàn)象。對未知糾纏對的非破壞性測量和分析，對未來安全地利用量子糾纏特性非常重要。量子密鑰分發(fā)是量子通信中最早發(fā)展的，也最為成熟的一種方案。基于量子密鑰分發(fā)方案的量子保密通信已經(jīng)被證明了其絕對安全性?；诳尚胖欣^的量子

2、密鑰分發(fā)網(wǎng)絡因其擴展性強且技術較為成熟，已經(jīng)逐漸成為量子保密通信網(wǎng)絡的首選方案。那么如何保證基于可信中繼的量子通信網(wǎng)絡的安全成為了急需解決的重要問題。
　　基于此，本文重點研究了兩個方面：一是糾纏光子對貝爾態(tài)的非破壞性測量方法的研究；二是基于博弈論和鏈路剩余密鑰量的動態(tài)路由選擇算法的研究。
　　首先，本文介紹了量子通信的基本概念和原理，以及目前國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。其次，對量子通信所依賴的量子力學方面的基本物理原理做了分析，并詳

3、細研究了目前廣泛使用的兩個重要量子密鑰分發(fā)協(xié)議：BB84協(xié)議和B92協(xié)議。
　　然后，在充分研究傳統(tǒng)貝爾態(tài)測量方法的基礎上，針對傳統(tǒng)方法會對糾纏光子對的初始量子態(tài)產(chǎn)生不可逆破壞的缺陷，本文提出了一種非破壞性的貝爾態(tài)測量方法。該方法充分利用受控非門等量子邏輯器件和偏振分光棱鏡等光學器件，借助兩個輔助模式，通過Q和Q+兩個測量模塊，依據(jù)兩個單光子探測器的探測結果，即可在不破壞被測糾纏光子對的初始量子態(tài)的情況下，對被測糾纏光子對進行分類

4、。
　　最后，在研究博弈論理論和鏈路剩余密鑰量的基礎上，本文提出一種基于博弈論和鏈路剩余密鑰量的量子通信網(wǎng)絡動態(tài)路由選擇算法。在量子保密通信網(wǎng)中，安全性和密鑰的均衡利用缺一不可。在網(wǎng)絡中進行信息傳輸時，把信息發(fā)送方和接收方作為博弈的一方，把攻擊者作為博弈的另一方，將信息的安全傳遞和鏈路剩余密鑰量作為收益，雙方采用不同的策略進行博弈，得到對應的收益值。通過求解對應的線性規(guī)劃方程，可得到在當前網(wǎng)絡拓撲和密鑰狀態(tài)下兼具安全性和密鑰均衡利