基于纠缠Werner态的随机数认证

论文摘要

随机数认证在量子信息处理任务中至关重要。具有非局域性的量子态可用来认证随机数,量子态的纠缠性是量子非局域性的重要资源。因此,判断量子态的纠缠性（一般采用纠缠目击形式）对于随机数认证十分重要。本文分别从设备无关和测量设备无关场景下研究了随机数认证协议,以及测量设备无关条件下的纠缠目击形式。其一,在设备无关条件下,基于纠缠Werner态,提出了一个新的随机数认证协议。论文应用Bell场景下的自测试技巧与测量设备无关条件下的纠缠目击方法,巧妙的将经典比特输入转化为可信量子态输入。由于半量子非局域场景（可信量子态输入）下所有的纠缠Werner态都是非局域的,因此新提出的协议在任意纠缠Werner态下都可以进行随机数认证。与以前的随机数认证协议相比,本文提出的协议大大扩大了纠缠Werner态进行随机数认证的利用范围,这对于今后实际纠缠资源的充分利用具有极大的借鉴意义。其二,在测量设备无关条件下,基于纠缠Werner态,提出了在不同量子态输入情况下的随机数认证协议。根据欧拉定理,不同量子态输入对于测量设备之间共享随机数的大小有很大的区别,然而量子态输入的数量与所认证的随机数之间并没有必然的联系。通过Matlab仿真模拟出在测量设备无关条件下,具有6个可信量子态输入时得到可认证的随机数曲线最高。其三,在测量设备无关条件下,实现了三粒子量子态的纠缠目击具体证明。采用LPP原理,对于可分态与纠缠态分别实现了纠缠目击形式的推导演示,得出在三粒子量子态下的测量设备无关纠缠目击形式。并且以三粒子含噪声的量子态-W态为例,采用线性方程组求解,给出了具体的数值表达式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究现状
•   1.3 论文主要工作
•     1.3.1 一个新的设备无关随机数认证协议
•     1.3.2 测量设备无关条件下的随机数认证协议
•     1.3.3 测量设备无关条件下的纠缠目击
•   1.4 论文的组织结构
• 第二章 基础知识
•   2.1 量子纠缠态
•     2.1.1 量子纠缠态的定义
•     2.1.2 量子纠缠态的应用
•   2.2 熵
•     2.2.1 Shannon熵
•     2.2.2 相对熵
•     2.2.3 极小熵
•   2.3 Bell不等式
• 第三章 一个新的设备无关条件下的随机数认证协议
•   3.1 预备知识
•     3.1.1 基于Bell不等式违背的设备无关随机数认证协议
•     3.1.2 自测试
•   3.2 新协议下的BELL类不等式构造
•   3.3 设备无关条件下的随机数认证协议
•     3.3.1 预备工作
•     3.3.2 设备无关条件下的随机数认证
•   3.4 本章小结
• 第四章 不同量子态输入下的测量设备无关随机数认证协议
•   4.1 测量设备无关条件下的纠缠目击
•   4.2 特定量子态输入下的测量设备无关随机数认证协议
•   4.3 不同量子态输入情况下的测量设备无关随机数认证协议
•   4.4 测量系统两侧不同量子态输入下的测量设备无关随机数认证协议
•   4.5 本章小结
• 第五章 测量设备无关条件下三粒子量子态的纠缠目击形式
•   5.1 LPP原理
•   5.2 纠缠目击形式与量子态输入之间的关系
•     5.2.1 纠缠态在纠缠目击形式下的表达
•     5.2.2 可分态在纠缠目击形式下的表达
•   5.3 W态在测量设备无关条件下具体的纠缠目击形式
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王安康

导师: 郭奋卓

关键词: 随机数认证,设备无关协议,测量设备无关纠缠目击,极小熵

来源: 北京邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 北京邮电大学

分类号: O413;TN918.1

总页数: 53

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