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随着量子物理学和现代通信技术的发展,量子通信技术凭借理论上无条件安全性和高效性得到了快速的发展,其中量子态的态叠加原理、不确定性关系和测不准原理为量子通信技术的安全性和高效性提供理论支撑。量子通信技术为我们提高了一种全新的、绝对可靠的通信方式。目前,量子通信领域主要包括了量子密钥分发、量子安全直接通信(QSDC)、量子身份确认、量子数字签名等方向。其中使用QSDC协议并结合量子中继器组成的量子网络在提升量子通信的分发效率和通信距离上有很大的潜力。QSDC是在信道中直接传输量子态达到传输信息的一种直接通信方式,该通信方式的优点是分发效率较高。量子中继器可以解决量子信息网络中节点数目少和传输距离有限等问题。本文围绕QSDC的协议设计、网络技术、数据的后处理等问题展开研究。针对现有的QSDC协议存在通信效率不高的问题,提出两种改进的QSDC协议。同时,我们还对目前已经提出的量子信息网络存在抗干扰能力不强,传输距离有限等问题,提出了两种量子网络直接通信方案。最后,考虑到元器件和信道的非理想化造成通信双方秘密信息的不一致,引入基于LDPC码的纠错过程,仿真验证了LDPC码的纠错过程。主要的研究内容如下:(1)提出了基于W态下的高维QSDC协议,通过将方案中的检测粒子替代为W态,同时引入高维量子态作为传输态,理论分析得出在W态下的检测窃听率较扩展GHZ提高了6%。(2)提出了高维量子态的受控QSDC协议,为了提高量子通信数据传输效率和传输过程的可控性,将高维量子态引入到受控的QSDC协议中。Bob在获得Charlie许可时才可以顺利恢复出秘密信息,在未获得Charlie许可的情况下,Bob则不能恢复秘密信息,理论分析得出高维粒子态下的检测窃听率较二维粒子提高了11%。(3)提出了具有自避错传输功能的量子中继器传输方案,采用这种设计的量子中继器可以有效地避免量子噪声对传输信息的影响,使得其他的量子中继器可以顺利的恢复出未知信息,提高了量子态在噪声信道中的传输可靠性。(4)研究了量子纠错码在具有量子噪声干扰的量子网络中的应用,一旦量子网络中发生量子比特或相位翻转错误,我们可以利用量子校验码相对应的校验矩阵中的有用信息分析出错误位置,然后对错误位进行合适的幺正操作,使得通信过程的可靠性增加。(5)由于元器件的不理想以及各种因素的干扰,接收端实际获得的秘密信息还需要进行了量子信息后处理过程,引入了基于LDPC码的纠错过程,比较了在相同条件下BP迭代译码算法、MS译码算法和OMS译码算法的性能,最后通过仿真实验比较码字错误率和方案效率的关系。