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量子隱形傳態關鍵技術及應用

  • 作者:李冬芬|責編:甄志忠
  • 出版社:吉林大學
  • ISBN:9787576807363
  • 出版日期:2022/08/01
  • 裝幀:平裝
  • 頁數:181
人民幣:RMB 55 元      售價:
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內容大鋼
    信息安全是推動信息化發展的前提條件,密碼系統是信息安全的基礎。傳統基於複雜計算的經典密碼演算法在后摩爾時代的量子計算等超強新技術下被破解變得更加容易,甚至「不堪一擊」。而量子隱形傳態利用量子不可分割、狀態不可克隆、探測瞬間坍塌的特性,依據量子相干疊加和量子糾纏等理論。對量子態進行測量,計算粒子坍塌態,並通過?正變換等操作來重建未知量子態信息,保證了信息傳輸的絕對安全,在大尺度量子計算、遠距離量子通信和量子計算網路中發揮著至關重要的作用,已成為世界各國學術、軍事和信息技術行業研究的熱點。
    本書針對雜訊下量子退相干的不斷增長,光子的多自由度特性在量子物理體系中呈現出的非定域、非經典的強關聯性,動搖了量子隱形傳態協議中的單一自由度獨立性假設,導致現有量子隱形傳態通道難以在有限資源與糾纏死亡的矛盾下提供令系統滿意服務的痛點問題,從而提出更加接近實際環境的魯棒量子隱形傳態協議,研究了高保真糾纏量子隱形傳態通道框架構建,並在不同通道中執行Bell態和任意態的量子信息分離,提出免疫雜訊的多自由度量子隱形傳態協議,並實現了雜訊下容錯量子隱形傳態協議的應用。
    本書圍繞雜訊下的量子隱形傳態關鍵問題及其應用展開了研究,研究成果為量子安全通信領域提供了新的解決思路,豐富了量子通信理論,為進一步推動實用化量子隱形傳態技術開闢了新的應用領域。

作者介紹
李冬芬|責編:甄志忠
    李冬芬,女,博士(后),副教授,碩士生導師,網路空間安全學科負責人,成都理工大學中青年骨幹教師,中國密碼學會會員,CCF會員,美國西北大學(Northwestern University)訪問學者,全國首屆網路安全獎獲得者,ACM Chengdu Chapter優秀博士論文獲得者。ACMChengdu Chapter新星獎獲得者。主要從事信息安全、移動互聯安全、量子密碼通信等方面的研究。發表SCI學術論文30余篇,申請發明專利10余項,出版「十三五」國家重點圖書兩部,主持國家自然科學基金面上項目和青年項目、中國博士后基金項目、四川省重點研發計劃項目、四川省科技計劃項目、廣東省信息安全重點實驗室開放項目等。指導學生獲得了30余項重量和省部級競賽的獎項,包括「全國大學生信息安全競賽」全國一等獎和地區特等獎等。

目錄
第1章  概述
  1.1  研究背景與意義
  1.2  相關研究動態分析
    1.2.1  量子糾纏演化與免疫雜訊模型相關研究
    1.2.2  量子通道容量與編碼相關研究
    1.2.3  量子信息分離相關研究
    1.2.4  量子隱形傳態協議相關研究
  1.3  挑戰性科學問題
    1.3.1  量子通道中量子態退相干及「糾纏死亡」問題的刻畫
    1.3.2  考慮雜訊通道下多自由度需求強度的通道容量理論
    1.3.3  解決不同通道中基於Bell態和任意態的量子信息分離
    1.3.4  解決量子隱形傳態中基於多自由度的傳輸機制
  1.4  研究內容與創新點
    1.4.1  研究思路
    1.4.2  研究內容
    1.4.3  創新點
  1.5  本書的組織結構
第2章  理論基礎
  2.1  數學基礎
    2.1.1  線性代數和矢量空間
    2.1.2  矢量相關運算
    2.1.3  運算元及相關概念
  2.2  常用邏輯門
    2.2.1  單比特量子門
    2.2.2  多比特量子門
  2.3  量子力學基本原理
    2.3.1  不確定性原理
    2.3.2  態疊加原理
    2.3.3  量于不可克隆定理
  2.4  密度矩陣
  2.5  量子糾纏與糾纏交換
    2.5.1  量子糾纏
    2.5.2  混合態糾纏定義
    2.5.3  多體量子態糾纏定義
    2.5.4  糾纏交換
  2.6  開放系統的量子雜訊特性
    2.6.1  開放系統
    2.6.2  測量方法
    2.6.3  量子保真度
  2.7  本章小結
第3章  高保真糾纏量子隱形傳態通道框架構建
  3.1  量子糾纏演化模型建立
    3.1.1  「糾纏死亡」問題刻畫
    3.1.2  量子退相干刻畫
    3.1.3  局域共同模式下的量子糾纏演化
  3.2  構建免疫雜訊模型
    3.2.1  基於密度矩陣的免疫雜訊模型
    3.2.2  基於DFS的聯合雜訊免疫模型
  3.3  通道容量編碼
    3.3.1  量子級聯碼數學描述

    3.3.2  圖態基通道容量編碼
  3.4  本章小結
第4章  不同通道下Bell態和任意態的量子信息分離
  4.1  基於Bell態
    4.1.1  分離過程
    4.1.2  安全性分析
  4.2  利用五粒子糾纏態分離任意單粒子態和兩粒子態
    4.2.1  分離任意單粒子態
    4.2.2  分離任意兩粒子態
    4.2.3  安全性分析
  4.3  利用四粒子團簇態和兩粒子Bell態分離任意兩粒子態
    4.3.1  分離過程描述
    4.3.2  安全性分折
    4.3.3  物理實現
  4.4  利用四粒子團簇態和GHZ態分離任意三粒子態
    4.4.1  分離過程描述
    4.4.2  安全性分析
    4.4.3  物理實現
  4.5  本章小結
第5章  免疫雜訊的可控多自由度量子隱形傳態協議
  5.1  高亮度糾纏源製備
  5.2  超糾纏Bell態測量及超密編碼
    5.2.1  超Bell態測量方法
    5.2.2  Bell態超密編碼
  5.3  可控的量子隱形傳態身份認證模型
    5.3.1  構建可控的身份認證模型
    5.3.2  身份認證過程
    5.3.3  安全性分析
  5.4  魯棒量子隱形傳態協議過程
    5.4.1  獨立不同雜訊中的量子隱形傳態
    5.4.2  局域共同模式下的量子隱形傳態
  5.5  免疫雜訊的多自由度量子隱形態協議效率分析
    5.5.1  保真度
    5.5.2  平均保真度
  5.6  本章小結
第6章  雜訊通道下容錯的量子隱形傳態應用
  6.1  免疫雜訊的量子對話
    6.1.1  帶身份認證的量子對話
    6.1.2  基於單光子的量子對話
    6.1.3  基於糾纏態測量的量子對話
  6.2  連續變數的量子密鑰分發
    6.2.1  密鑰分發過程
    6.2.2  安全性分析
  6.3  本章小結
第7章  總結與展望
  7.1  本書研究工作總結
    7.1.1  構建了高保真糾纏量子隱形傳態通道框架
    7.1.2  提出了不同通道中Bell態和任意態的量子信息分離方案
    7.1.3  提出了免疫雜訊的量子隱形傳態協議
    7.1.4  雜訊下容錯的量子隱形傳態應用

  7.2  下一步研究思路
參考文獻

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