量子安全通信中窃听检测关键技术研究

量子安全通信中，窃听检测是一个很关键的问题。为了提高量子安全通信中窃听检测的效率，本项目提出三种量子安全通信的窃听检测方法，分别将处于扩展GHZ态、四粒子GHZ态和四粒子簇态的检测粒子随机地插入到量子通信的粒子流当中。接收方在收到所有的粒子后，提取出相应的检测粒子，进行相应的状态测量，查看他们是否还处于原来的状态，并进行安全性分析。在安全性分析的时候，采用信息熵的方法，通过分析窃听者窃听后被检测到的概率与窃听到的信息量之间的约束关系，定量地进行比较分析。最后，本项目所采用方法的安全性分析结果将与著名的"乒乓"协议采用的Bell态单粒子窃听检测方法的结果进行比较，以证明本项目中所采用方法的优越性。

随着量子技术的发展，量子通信越来越得到研究者的重视，尤其是量子安全直接通信作为一种全新的量子通信方式，将逐渐成为主要的通信方式。量子通信的高安全性及高传输能力，使其在通信网、军事、空间技术等战略性领域具有广泛的应用前景，提高量子通信的安全性关系到国家安全以及战略问题。.量子通信是量子信息研究的一个主要方面，具有可证明的对窃听的可检测性和理论上的无条件安全性，近年来，它在理论和实验方面都发展迅速，这使得这门学科发展前景广阔。. 量子通信技术的安全性主要依靠量子的纠缠特性来保障，但安全性检测这一环节必不可少。尽管已有一些量子通信过程中的安全性检测方案，但其安全性检测效率并不高，已有的量子通信协议的安全性还未能很好地满足量子安全直接通信的要求。. 为了提高量子通信的安全性，本项目针对量子通信领域中量子“乒乓”协议及两步量子安全直接通信协议这两个著名的通信协议进行改进，创新性地将GHZ态、Cluster态及W态等量子纠缠态作为检测粒子插入传输粒子流中，并通过对检测粒子的相应测量，确定量子信道上是否有窃听者。针对上述两个协议分别提出了几种改进的安全性检测方案。利用信息熵理论，经过复杂的安全性分析证明改进的安全性检测方案是渐进安全的，且通过与原有协议的对比分析证明改进的安全性检测方案的窃听检测效率要明显高于原有协议的窃听检测效率，其安全性要高于原有协议。. 在项目成果方面，项目最终发SCI检索论文16篇；申请专利3项；培养了15名硕士生，一个博士生，一个博士后；项目组成员中1 人由讲师晋升为副教授。