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本文在量子通信领域内作了一些工作,取得下列成果:
第一,提出了一个基于纠缠光子对的量子密钥分配网络方案,并首次提出了诱骗光子这种很有应用价值的量子技术。这个物理模型是一个完全基于量子密集编码思想下的量子密钥分配网络模型,具有编码容量高、普通用户不需要量子态存储技术、内禀量子比特效率高等优点。另外,普通用户可以采用诱骗光子技术防止可能不诚实的服务器自由窃听。
第二,提出了一个基于任意d维单光子态下的量子密钥分配网络方案。这个物理模型在量子信号制备和测量方面具有更明显的优势,且进一步简化了网络服务器的设备要求,即不需要包含服务器在内的任何用户拥有量子态存储技术。同时,进一步提出了采用幺正操作制备诱骗光子的方法,减少了普通用户需要拥有单光子源的设备要求。讨论了现有条件下利用弱激光脉冲替代单光子实验实现本方案的各种要求。
第三,提出了一个完全的多回路量子密集编码方案,并讨论了在核磁共振基础上的实验实现可行性。这是对已有不完全量子密集编码方案的一个改进模型。在改进的方案中,每一次来回运动我们都采用了两个量子比特来记录量子信息,一个比特用于记录相位操作信息,另一个比特用于记录比特位操作信息,这正好符合完全量子密集编码的指导思想。
第四,研究了对基于公知密钥的确定的量子通信方案的一种有效实验攻击方法,能做到自由窃听全部信息;同时,提出了一种高效率的改进方法,保证了通信的安全,且大大提高了量子比特效率。
这些成果对量子通信的发展有重要意义。