量子安全直接通信网络技术的研究

With the rapid development of quantum information technology,the complexity of information system is more and more high, the security requirement of quantum secure communication is improved. How to increase the reliability and practicality of quantum communication system is the hotspot recently. In the project a multiplexing structure of quantum secure direct communication network system based on WDM in optical communication system is proposed. This structure can improve the capacity and reliability. The quantum secure direct communication network system is studied, and a new repeater scheme is presented. It could simplify the quantum key distribution system, and it also make the quantum communication system is practical. This QSDC network system can satisfy the requirement of communication system network. A QSDC network module based on decoherence free subspace is proposed. It could reduce the noise of quantum channel, and prevent the eavesdroping and attacking outside the communication channel. The security of system is improved. The communication efficiency of network system is analyzed and evaluated.

随着量子信息技术的飞速发展，系统复杂度越来越高，客户对量子保密通信安全性要求的提高，如何更好的提高量子通信系统的可靠性、实用性是当前的研究热点。本项目在量子密钥分发系统的研究基础上提出了一种量子安全直接通信(QSDC)网络系统。主要包括结合光通信系统波分复用思想提出一种基于QSDC系统的复用结构，能较好的提高量子系统的通信容量和可靠性；对QSDC网络化进行研究，提出了新的中继方案，是该网络既能现有量子密钥分发系统进行有效简化，又能将量子通信系统实用化，适应现阶段通信系统网络化的要求；提出基于无噪子空间的QSDC网络化模型，对量子信道的噪声问题进行较好抑制，是QSDC系统能够更好的抵御外界的窃听和攻击，更好的提高系统安全性，并对网络化系统的通信效率进行的分析和评价。

量子安全直接通信系统（QSDC）作为量子通信系统的重要研究分支之一具有无需产生量子密钥直接、安全的传输保密信息的特点，本项目以QSDC实用化为目标，围绕QSDC系统网络化问题从以下三个方面展开了研究工作：.（1）提出了一个基于QSDC系统工作原理的自由空间量子安全直接通信空间复用系统的具体物理模型，对该模型的接收和发送模块进行了设计，并对其工作原理进行了分析和讨论，研究了传输信道各种因素对该系统性能的影响，增加了QSDC系统的通信容量和系统灵活性。.（2）在现有量子网络的基础上，提出了基于量子中继器的QSDC网络系统，提出了基于诱骗态的双向量子态传输系统，并设计了通过量子中继器连接的双通信环和多通信环的QSDC系统网络结构，将量子中继器作为网络节点进行了吞吐量的分析工作。该研究工作较好的提高了QSDC网络的系统灵活性和实用性。.（3）设计了基于无噪子空间（DFS）的QSDC通信系统模型，能够较好的克服由于集体相位消相干引起的量子噪声问题，提高了该系统的安全性。