多用户量子纠缠信令帧结构及传输策略研究

信令是任何通信网必不可少的重要组成部分，量子通信也不例外。但是，当前国内外对量子信令的研究尚未展开。本项目立足于量子通信的实际应用，研究多用户量子纠缠信令帧结构及其传输策略。主要内容包括：（1）建立概率量子纠缠信令传输的数学模型，提出多用户量子信令分发信道的帧结构和量子信令交换机的总体架构；（2）研究基于纠缠对的量子信令安全直接传输策略，提出单纠缠源和多纠缠源条件下量子纠缠信令的复用算法；（3）提出量子纠缠信令传输协议及编码规则，研究量子信令序列的产生算法；（4）研究利用纠缠光子对作为量子信令信道时，信令纠缠度与精确传输成功率的关系。希望通过本项目的研究，形成量子通信实际应用所必须的纠缠信令核心体系和主要传输策略。本项目的研究成果不仅能够对未来量子通信纠缠信令标准的制定提供必要的技术支撑，而且可以推动量子信息安全、量子保密通信和量子多媒体信息系统网络平台的研发。

量子通信是量子力学与现代通信理论相结合的交叉学科，具有安全保密、超大容量的优势，是该领域的研究热点和前沿。任何通信网络都需要信令系统的支持，量子通信也不例外。然而，当前关于量子通信的研究，主要集中在纠缠态的制备、纯化与分发，多粒子量子隐形传态的实现方法，各种量子秘钥分发的原理和实现，以及量子信道特性和量子中继等方面，而有关多用户量子纠缠信令的研究，迄今尚未展开。. 本项目立足于量子通信的实际应用，研究多用户量子纠缠信令帧结构及其传输策略。主要内容包括：（1）建立概率量子纠缠信令传输的数学模型，提出多用户量子信令分发信道的帧结构和量子信令交换机的总体架构；（2）研究基于纠缠对的量子信令安全直接传输策略，提出单纠缠源和多纠缠源条件下量子纠缠信令的复用算法；（3）提出量子纠缠信令传输协议及编码规则，研究量子信令序列的产生算法；（4）研究利用纠缠光子对作为量子信令信道时，信令纠缠度与精确传输成功率的关系。希望通过本项目的研究，形成量子通信实际应用所必须的纠缠信令核心体系和主要传输策略。本项目的研究成果，不仅能够对未来量子通信纠缠信令标准的制定提供必要的技术支撑，而且可以推动量子信息安全、量子保密通信和量子多媒体信息系统网络平台的研发。. 本项目经过四年时间的系统研究，已经在量子信令帧结构、光纤信道信令传输模型、信令损伤修复策略、大气雾霾和沙尘暴对自由空间量子信令传输影响、量子卫星通信、信令编码等方面取得重要进展，发表重要研究论文30余篇，申请多项国家发明专利，出版研究生教材《量子通信》（西安电子科技大学出版社，2013年6月）一部，形成了比较完备的量子纠缠信令帧结构和传输策略的理论体系，培养研究生20多名。项目组成员多次参加国内外学术会议，与本领域专家进行深入交流。 本项目的开展，为今后量子信令从理论研究迈向实际应用奠定了坚实的基础。