基于差错控制的量子保密通信及其网络化研究

Though the quantum secure communication of trending gradually to the practical application has made a lot of achievements, there are still many problems to be studied, such as how to construct better quantum error correcting codes; studying the safety and reliable transmission of quantum information in lossy channel; how to improv efficiency of quantum key distribution; further realization of quantum communication network problem and so all. This project aims to study the following contents: firstly, further researching on the quantum control theory; then studying the securit and robustness of quantum secure communication , and the transmission efficiency of quantum key distribution in the lossy channel; based on the research results, we will study the corresponding application to quantum communication network. Through the study of this project, we expect to deepen the application research of error control theory to the quantum secret communication in lossy channel and the corresponding aspects of quantum network. .With the rapid development of quantum information, using error control technology to study the quantum secret communication in lossy and the networking is a novel way. Therefore, the project is bound to have a good scientific significance and application value on quantum error correction theory in quantum information system, quantum communication security analysis, quantum secure communication protocol design, quantum key distribution, transmission efficiency and quantum communication network.

逐步走向实用化的量子保密通信尽管目前已取得了不少研究成果,但仍然有很多问题有待进行深入研究，比如如何构造性能更优的量子纠错码；有损信道中量子信息的安全、可靠传输；提高量子密钥分发的效率；进一步实现量子通信的网络化等问题。本项目拟研究如下内容：首先，深入研究量子差错控制的相关理论；然后在有损信道中研究量子保密通信安全性、鲁棒性以及量子密钥分配传输效率等； 并在完成的基础上，研究其在量子网络通信中相应的应用等。 通过本项目的研究，期望深化差错控制在有损信道中量子保密通信及其网络化方面的应用研究。 .随着量子信息的快速发展，利用差错控制技术研究量子保密通信及其网络化是一种比较新颖的思路。因此，该项目的研究必将对量子信息体系中的量子纠错理论、量子通信中安全性的分析、量子保密通信协议设计、量子密钥分发的传输效率以及量子网络通信等方面具有良好的科学意义与应用价值。

量子通信是量子信息科学中一个重要的研究领域，它可以在确保信息安全、增大信息容量以及提高检测精度等方面突破经典通信的物理极限。 在量子通信过程中处理噪声有多种方法，其中最为主要的就是利用差错控制技术来完成。量子纠缠在构造纠错码的过程中起到非常大的作用，该项目已有纠错码技术的研究成果基础上进一步研究了利用高度纠缠的图态来构造纠错码。 随着量子通信的深入发展，进一步研究差错控制理论，并将其应用在有损信道中的量子通信以加强其安全性、鲁棒性等方面有着重要意义，且其研究成果必将促进量子通信的实用化进程。 另一方面，随着量子信息研究的快速发展， 对量子保密通信的研究必然会从点对点通信转向其网络化领域。因此，如何基于差错控制研究量子网络通信也非常重要。特别是，根据图态码的自身结构特征研究量子网络的通信协议、密钥分发及差错控制等问题，尽管以目前的技术难以理想的实现，但仍然从理论上有着重要意义。