局部纠缠交换对量子随机网络鲁棒性的影响

利用纠缠渗流的方法，在量子随机网络中任意两个节点间建立远距离纠缠态，同时还进行了局部纠缠交换的操作。通过此操作改变了网络中局部节点间的连接情况，也使整个网络的拓扑结构发生变化。重点探讨了局部操作对量子随机网络鲁棒性的影响，这种影响通过纠缠渗流的阈值变化情况来体现。通过理论分析和数值模拟，发现有操作时度大的节点数目明显增多，遭受随机攻击后的阈值变化也较小。这说明进行局部纠缠交换操作能够大幅度提高量子网络受到攻击后的连接鲁棒性。     

抗特洛伊木马攻击的量子密钥多播通信协议

提出在一个源量子节点与M个目的量子节点组成的网络中抗量子特洛伊木马攻击的组播通信协议,源量子节点构建2n+δ个EPR纠缠对,并用发送序列标记;在发送序列中随机选取n个作为检测纠缠对,利用CHSH不等式进行信道检测;发送序列中剩余n+δ个EPR纠缠对变形为非正交的量子态作为密钥,将广播明文信息分组编码成密文,利用量子态的不精确克隆复制M份发送给每个目的节点;目的节点接收密文逆向解密。分析了通信的吞吐量、信道的利用率、协议的安全性等问题。通过分析,证明该协议能有效防止特洛伊木马攻击,保证组播信息的安全。     

一种全新的基于纠缠交换的量子中继策略

利用纠缠作为资源的量子通信协议具有安全性好、可靠性高、使用灵活等优势,具有广阔的发展前景,同时也对纠缠光子的保真度提出了一定的要求.提出了一种基于纠缠交换的量子中继策略,在远距离通信者之间设置多级中继,借助经典通信的辅助作用,通过节点间的纠缠交换和纠缠纯化操作为收发双方提供保真度稳定的长程纠缠连接.性能分析表明,通过合理控制中继级数和提高纠缠交换以及纠缠纯化的成功率,可以显著降低系统时延和提高系统吞吐量,为实现全球量子通信提供必不可少的纠缠资源.     

包含自旋1/2和自旋S的系统中的热纠缠(英文)

研究了一个处在均匀外磁场中的包含四个量子比特的各向同性海森堡XY模型中,两个间隔的量子比特之间的量子热纠缠,并用并发度来量度.这个模型包含两种量子比特:自旋为1/2的量子比特和自旋为S的量子比特.结果表明,外磁场可以引起两个间隔的量子比特之间的量子热纠缠.热纠缠的幅度与自旋S,温度T以及均匀外磁场B有关.因此,可以通过调节B的取值来控制热纠缠.当S足够大时,阈值温度也可能很高.这个特性可以被用于研究凝聚态系统的热纠缠,并且在固体系统进行量子信息研究中也将发挥很大的作用.     

基于腔QED任意两个Bell态纠缠交换的量子隐写协议

根据腔量子电动力学(QED,quantum electrodynamics)原子的演化规律提出腔QED内新颖的量子隐写协议,其隐藏容量高达4bit。协议通过腔QED中任意两个Bell态纠缠交换,建立一个隐藏信道传送秘密信息。协议不需将多粒子量子纠缠态作为量子资源,也不涉及关于多粒子量子纠缠态的纠缠交换和量子测量。分析表明,本文协议能够抵抗截获-重发攻击、测量-重发攻击和纠缠-测量攻击,具有良好的安全性。     

基于FW-PSO算法优化无线传感网络拓扑结构的方法

无线传感网络(WSN)具有无标度网络的特征,通常工作在无人值守的开放性环境中,极易遭受到各种蓄意攻击.攻击使得网络发生故障,甚至会导致整个网络瘫痪.该文基于复杂网络领域的无标度网络,构建具有无标度特性的无线传感网络模型.利用烟花算法及粒子群算法(PSO)寻优过程中的搜索能力、种群多样性等优点,提出了一种FW-PSO算法,该算法在全局搜索能力和收敛速度上具有较好的性能.针对具有无标度特性的网络模型,用FW-PSO算法对网络拓扑进行优化,在不同的攻击策略下分别从动态抗毁性和静态抗毁性分析优化前后网络的性能.仿真实验表明,与其他同类算法相比,经过该文所提算法优化后的无线传感网络的动态和静态抗毁性能都有明显提升.     

基于隐形传态的跨中心量子身份认证方案

基于量子光学中的隐形传态原理和量子纠缠交换技术,提出一个网络中跨中心的量子身份认证方案。在分布式网络系统中,通过客户端和服务端之间,以及服务端相互之间的量子信道共享EPR纠缠对进行信息传输,同时在经典信道上也进行必须的交互协商,实现了无条件安全的量子身份认证。其无条件安全性得到了量子力学原理的保证,与EPR密钥分发协议的安全性相同。与已有的量子身份认证方案相比,该方案克服了点对点的量子身份认证方案的缺点,具有可跨中心认证的优点,扩大了认证的范围,具有更好的灵活性和实用性。     

一种新的量子纠缠无线中继模型及RQCP协议研究

无线量子通信是未来量子通信系统的重要组成部分,而量子纠缠中继则是无线量子通信的关键技术之一.然而,由于在无线信道上存在各种干扰和噪声,使得量子纠缠态远程传送的实现正面临很大的困难,为此,本文提出了基于移动终端和移动基站的两种量子纠缠中继方案,建立了量子无线通信网络的分层结构,给出了量子纠缠态无线传输的路由协议(RQCP).分析结果表明,即使在量子通信终端之间没有共享EPR纠缠对的情况下,本模型同样可以完成量子态的无线传输,并且其传输时延与链路的无线跳数无关.因此,从传输时延的观点来看,该中继方案和协议是最优的.     

基于FW-PSO算法优化无线传感网络拓扑结构的方法

无线传感网络(WSN)具有无标度网络的特征,通常工作在无人值守的开放性环境中,极易遭受到各种蓄意攻击。攻击使得网络发生故障,甚至会导致整个网络瘫痪。该文基于复杂网络领域的无标度网络,构建具有无标度特性的无线传感网络模型。利用烟花算法及粒子群算法(PSO)寻优过程中的搜索能力、种群多样性等优点,提出了一种FW-PSO算法,该算法在全局搜索能力和收敛速度上具有较好的性能。针对具有无标度特性的网络模型,用FW-PSO算法对网络拓扑进行优化,在不同的攻击策略下分别从动态抗毁性和静态抗毁性分析优化前后网络的性能。仿真实验表明,与其他同类算法相比,经过该文所提算法优化后的无线传感网络的动态和静态抗毁性能都有明显提升。     

伯努利节点网络模型的拓扑鲁棒性分析方法

基于网络连通和恢复能力提出连接鲁棒性和恢复鲁棒性两种测度指标,根据随机故障和恶意攻击两种网络失败类型将连接鲁棒性分为随机故障鲁棒性和恶意攻击鲁棒性,将恢复鲁棒性分为随机故障节点恢复鲁棒性、随机故障边恢复鲁棒性、恶意攻击节点恢复鲁棒性、恶意攻击边恢复鲁棒性,并给出了这六个测度指标的确切定义.利用这六个测度指标分析了伯努利...     

复杂网络中修复策略研究

复杂网络修复是提高网络抗毁性的重要手段,已有的修复模型大多只考虑对有限资源的分配策略,而没有很好的反映实际复杂网络修复中的延迟因素。提出一种延迟修复的网络修复模型,该模型考虑了网络打击和修复所需要的实际时间比例,并在不同复杂网络拓扑下针对随机打击和故意打击这两种打击模式设计了四种不同的修复策略,模拟实验结果显示在随机网络下,采用比例修复或者平方根修复能够达到较好的修复效果;而在无标度网络下,采用平方根修复能够达到较好的修复效果。     

Stark位移对混态J-C模型中熵和纠缠的影响

考虑一个二能级原子与单模热光场经由双光子过程耦合,采用量子约化熵研究了原子和场的约化熵变化规律,用共生纠缠度(Concurrence)研究了原子与场之间的纠缠演化。借助于数值计算方法,详细分析了在混态J-C模型中,Stark位移和平均光子数对约化熵变和纠缠的影响。结果表明在Stark位移影响下,原子和光场的约化熵变化量均减小。选择适当的原子初态,可以使得原子的约化熵和光场的约化熵发生交换。此外,考虑Stark位移时,原子与光场之间纠缠的最小值增大,原子与光场不再出现退纠缠态。     

一种基于纠缠交换的远程量子链路建立策略

提出一种以纠缠交换作为核心技术的远程量子链路建立策略,建立了基于链路状态矩阵的量子链路模型并分析了纠缠交换的实现和矩阵表示。提出了链路协议栈以及端到端的建立策略,分析了矩阵控制下的纠缠交换和纠缠纯化流程,计算得出了在基于自动重传请求( ARQ )协议经典信息辅助下的链路时延和吞吐量与节点数、误帧率、平均距离、操作成功率之间的定量关系。仿真结果表明：处于同一状态区间内的链路性能随节点数呈现出较为一致和平缓的变化;不同区间内的链路性能差异较为显著,在节点平均距离为1 km、经典信息误帧率为0、纠缠保真度为0.98的情况下,当节点数分别为32、33和34时,链路时延分别为1.0770 ms、1.0903 ms和1.6690 ms,链路吞吐量分别为0.9285 kb/s、0.9172 kb/s和0.5992 kb/s。     

Research on Methods for Improving Robustness of Cascading Failures of Interdependent Networks

The issue about cascading failures of interdependent networks is a hot research field based on the current complex network basic theories. This paper mainly researches methods for improving robustness of interdependent networks. At first, a model of interdependent network cascading failures was established to carry out robustness analysis of three different interdependent networks including BA–BA, WS–WS and ER–ER. Then, methods for improving robustness of interdependent networks under random attacks and targeted attacks were researched respectively. (1)Under random attacks, based on the overall idea of network addition, the paper summarized four common methods for improving robustness of a simple complex network, including random addition, low-degree node addition, low-betweenness node addition and addition based on algebra connectivity. After that, according to inherent characteristics of interdependent networks, the paper put forward an interdependent network addition algorithm based on internal similarities. It is shown in cascading failure simulation calculation results of three interdependent coupling networks, that the method put forward in this paper can most effectively improve robustness of interdependent networks under random attacks. (2)Based on the overall idea of protecting key nodes under targeted attacks, the paper put forward a method for analyzing key nodes of interdependent networks based on natural connectivity. Then, under the BA–BA interdependent network, the paper analyzed this method in comparison with the commonly approved Max-Cas algorithm. It is shown in simulation calculation results that, the method put forward in this paper can more obviously improve robustness of an interdependent network under targeted attacks and can be applied flexibly.     

多用户网络环境下量子密码术

在传统的点到点之间进行量子密钥分发协议的基础上,利用量子存储技术和EPR粒子纠缠态互换的方法,提出了在多用户、多控制中心、远距离的网络环境下进行量子密钥传送的方案。与传统的点与点之间的量子密钥传送协议类似,其安全性也是建立在量子力学原理上,任何窃听者的存在必将使生成密钥的误码率上升而被合法通信用户发现。     

基于节点冗余容量动态控制的复杂网络鲁棒性研究

针对传统级联失效模型中冗余参数固定不变的问题,该文综合考虑节点受攻击程度不同和失效过程中网络拓扑的动态变化,建立了基于节点冗余容量动态控制(DRC)的级联失效模型.通过定义网络相变临界因子θ衡量节点失效引发级联失效的概率,分析了网络鲁棒性与θ之间的相关性,并结合度分布函数详细推导了θ的解析表达式,基于解析表达式提出了两种网络鲁棒性提升策略.仿真结果表明,在模型网络和真实网络中,根据被攻击节点度的不同,通过调整节点初始负载参数可以有效提高目标网络的鲁棒性;DRC模型下级联失效传播范围较τ Motter-Lai(ML)模型显著减小.     

基于保真度的量子信令纠缠交换最佳交换速率

为了解决量子信令交换的最佳交换速率问题,提出了基于保真度的量子信令纠缠交换最佳交换速率算法。根据量子信令纠缠交换方案,分析了由量子混合态组成的信令保真度。针对单输入单输出系统（SISO）和多输入多输出系统（MIMO）,讨论了影响量子信令交换速率的各种因素,计算得出最佳交换速率。仿真结果表明,在保真度为97%时,最佳交换速率为100qubit/s,该指标完全能够满足量子通信对信令交换的要求,对于构建未来量子通信系统有着重要的技术支撑作用。