论文部分内容阅读
进入信息时代,人们追求更好更快地获取和传递信息。为此人们把量子力学的知识运用到信息科学而产生了量子信息学,它具有的广泛应用价值和重大科学意义引起社会各方面对其的研究,从而开启了全新的信息时代。其中一个重要的部分是量子保密通信,与经典的保密通信不同,原则上可以进行无法破译、无法窃听地通信,因而是绝对安全的。由于在量子信息传递过程中不可避免的会受到一些外面环境影响,这些干扰会降低或者阻碍获取原来传递的信息。为了克服这些不利影响,人们努力寻找提高对量子信息量提取的方法或者抑制外界对系统的干扰的方法。 本文研究了信息发送端控制信息提取端提取信息量的方法,并且讨论了其在信息处理中的可能运用。假设现有信息发送者Alice把所需要传递的信息以二元码方式编码成两个非正交态|ψ〉,|ψ2>,且有<ψ1/ψ2>=cos2α,其对应概率为P1,P2,P1+P2-1, Alice随机的选择一个态发送给第一个信息提取者Bob,Bob对其接收到的态进行测量从而获取信息。一般情况下Bob提取信息后通信过程就终止了,但是现在发现假如还有一个信息提取者Charlie,在不与Alice直接交流的情况下,对Bob测量后的态再次进行独立测量,仍然能够获取到原来Alice的信息。这样Alice的信息可由Bob和Charlie依次测量提取,那么此种情况下Bob和Charlie提取的信息量的影响因素有哪些?研究中我们发现Alice的两个态的概率P和两个态间的重合部分的角度α影响着后面信息提取者的信息量。首先考虑和计算了信息发送者Alice的两个非正交态的概率在P1=P2和P1≠P2两种情况下发送给Bob,Bob对其提取信息后,将其测量后的态再传递给Charlie并对其测量后,Bob和Charlie共同测量成功的最大概率,同时运用量子互信息来表示他们获取的信息量多少,并相应地求出Alice与Bob的互信息和Alice与Charlie的互信息。通过模拟分析发现Alice可以控制其两个态的概率P和两个态间的重合部分的角度α来分配提取者的信息量,特别地通过调节概率P和重合部分的角度α可以使得Alice与Charlie的互信息值为零。这个发现实际中可以用来侦测拦截攻击,并进一步讨论其了一些可能应用。通过控制发射端的初始两个态的概率P和两个态间的重合部分的角度α来分配接收者获取的信息量,不仅增加信息发射的多样性,也增加信息在传递过程中的安全性。这一结果在实际中非常有意义的。