连续变量四用户量子秘密共享的理论及实验研究

With the development of quantum information processing, the problem of information security become particularly prominent, and attracts more and more concern and attention. Quantum secret sharing is an important method for establishing the security network communication. Three-users continuous variable quantum secret sharing has been experimentally realized up to now. There are some technical challenges in developing quantum secret sharing network with users more than three. With the generated EPR optical entangled state of high correlation degrees, we will enhance the correlation degrees of quadra-partite bound entangled and total three-party correlation entangled states of light and realize the four-users (3, 4) as well as (4, 4) quantum secret sharing with continuous variables. This achievement will promote the development of continuous variable quantum secret sharing with more users.

随着量子信息研究实用化的发展，信息安全问题就尤其显得突出，也越来越受到人们的广泛关注和重视。量子秘密共享就是为了研究信息共享的安全性而被提出来的，它是保障信息安全共享的一个重要手段。到目前为止，在连续变量领域，已经成功实验实现了三用户的量子秘密共享。将量子秘密共享发展到更多用户存在某些技术挑战。我们拟利用产生的高纠缠度EPR 纠缠态光场，提高四组份束缚纠缠态和TTPC 纠缠态光场的纠缠度，并以此为基础分别实现四用户中三用户及四用户之间的（3，4）和（4，4）量子秘密共享，推动连续变量量子秘共享向更多用户发展。

秘密共享是一种加密的任务，目的是在一个群体中分发一个秘密信息。一个好的秘密共享协议应该允许授权方的子集，称为访问结构，忠实地重现秘密信息，而其他未授权方，称为敌对结构，无法得到任何关于秘密的信息。随着量子信息的快速发展，秘密共享在量子机制中的扩展已经在理论上被证明。量子秘密共享的目的就是利用构建好的纠缠态光场之间的量子关联安全地将一个经典字符串或者量子信息传输给访问结构。因为参与的用户都是空间分离的，而光学系统又具有很好的移动性，所以光学系统是实现量子秘密共享的最佳系统。近些年来，利用各种量子资源构建的光学系统已经被广泛应用于量子秘密共享机制中，增强了通信的安全性。然而要构建大规模的量子秘密共享光学系统是非常具有挑战性的。我们围绕课题研究内容，首先提高所需要的量子纠缠态光场的纠缠度，通过多种方式实现了该研究目标，使得获得的EPR纠缠态光场的纠缠度提高到了8.4dB，实现了高质量束缚纠缠态的制备。设计了利用量子纠缠光场实现量子秘密共享及量子远程传态的试验方案，理论计算了各实验参数对实验的影响，并利用其实现了四用户之间所有四用户及任意三用户之间的量子秘密共享等工作。目前量子秘密共享机制中的大多数通信技术都和经典的秘密共享是相兼容的，为量子秘密共享的应用打开了一个方便而有利的途径。如果能实现宽带纠缠态光场，量子秘密共享的通信速率将会被进一步提高。