量子通信理论与技术

本书以发展的眼光看待通信技术，介绍一些传统保密通信的困境，以及量子通信的重要意义和发展战略，将量子通信的主要协议和方案择重点进行讲解，并介绍量子通信系统实现过程中的关键技术、部分攻击和防御方案，以及量子通信网络的建设情况，以典型量子通信系统为例，概述了相关系统的构建。
本书可作为高等院校量子信息领域相关专业低年级学生的入门教材，也可供从事相关领域研究的工作人员参考。

章 量子通信技术发展
1.1 通信技术的发展
1.2 保密通信
1.3 密码学
1.3.1 密码学的发展
1.3.2 密码学的分类
1.4 量子计算与量子通信
1.4.1 量子计算的优势
1.4.2 传统保密通信中的困难
1.4.3 量子通信的兴起
1.5 国内外量子通信战略
1.5.1 国外战略布局
1.5.2 国内战略发展
1.6 国内外量子通信技术发展
1.6.1 国外发展现状
1.6.2 国内发展现状
1.7 注记
参考文献
第2章 量子力学基础
2.1 常用概念及工具
2.1.1 希尔伯特空间
2.1.2 量子态
2.1.3 量子态叠加
2.1.4 量子比特
2.1.5 光子编码
2.1.6 直积态和纠缠态
2.1.7 量子纠缠纯化
2.1.8 量子门
2.2 量子力学基本理论
2.2.1 海森堡测不准原理
2.2.2 量子不可克隆定理
2.2.3 EPR悖论
2.3 注记
参考文献
第3章 量子密钥分发
3.1 量子密钥分发的原理与发展
3.1.1 量子密钥分发原理
3.1.2 协议研究进展
3.2 部分典型量子密钥分发协议
3.2.1 BB84协议
3.2.2 B92协议
3.2.3 E91协议
3.2.4 典型协议安全性分析
3.3 诱骗态MDIQKD协议
3.4 注记
参考文献
第4章 量子安全直接通信
4.1 量子安全直接通信的原理与发展
4.1.1 量子安全直接通信原理
4.1.2 量子安全直接通信与量子密钥分发
4.1.3 量子安全直接通信协议发展
4.2 部分量子安全直接通信协议
4.2.1 高效量子安全直接通信协议
4.2.2 乒乓协议
4.2.3 LM05协议
4.2.4 两步量子安全直接通信协议
4.2.5 改进两步量子安全直接通信协议
4.2.6 一次一密量子安全直接通信协议
4.2.7 高维量子安全直接通信协议
4.2.8 其他GHZ量子安全直接通信协议
4.2.9 抗噪声的量子安全直接通信协议
4.3 注记
参考文献
第5章 量子隐形传态
5.1 量子隐形传态的原理与发展
5.1.1 量子隐形传态原理
5.1.2 量子隐形传态协议发展
5.2 量子隐形传态的主要类别
5.2.1 分离变量量子隐形传态
5.2.2 连续变量量子隐形传态
5.2.3 受控量子隐形传态
5.3 注记
参考文献
第6章 量子秘密共享
6.1 量子秘密共享的产生
6.2 量子秘密共享协议研究
6.2.1 典型量子秘密共享
6.2.2 安全直接通信下的量子秘密共享
6.2.3 多方与多方的量子秘密共享
6.2.4 动态量子秘密共享
6.2.5 半量子秘密共享
6.2.6 局部操作和经典通信下的量子秘密共享
6.3 典型协议介绍
6.3.1 个量子秘密共享协议——HBB
6.3.2 双光子三维Bell态量子秘密共享协议
6.4 注记
参考文献
第7章 量子通信中的关键技术
7.1 量子光源制备技术
7.1.1 单光子源
7.1.2 纠缠光源
7.2 量子随机数发生技术
7.2.1 量子随机数研究现状概述
7.2.2 基于光子路径选择的量子随机数
7.2.3 设备无关的量子随机数
7.2.4 基于量子隧穿效应的量子随机数
7.2.5 基于库仑阻塞效应的量子随机数
7.3 单光子探测技术
7.3.1 基于光电倍增管的单光子探测
7.3.2 基于雪崩二极管的单光子探测
7.3.3 超导单光子探测
7.4 量子中继技术
7.4.1 量子中继的原理
7.4.2 量子中继方案
7.5 量子编码技术
7.5.1 量子编码的问题
7.5.2 量子编码的发展
7.6 注记
参考文献
第8章 量子通信中的安全问题
8.1 侧信道攻击诱发的安全性研究
8.2 实用量子通信器件安全性分析概述
8.2.1 光源安全问题
8.2.2 有源光学器件安全问题
8.2.3 无源光学器件安全问题
8.2.4 探测器安全问题
8.3 波长攻击
8.3.1 波长攻击原理
8.3.2 BB84系统波长攻击实验分析
8.3.3 MDIQKD中波长攻击下安全性分析
8.3.4 波长攻击防御策略
8.4 注记
参考文献
第9章 量子通信网络
9.1 量子通信网络的发展
9.2 量子通信网络中间节点技术方案
9.2.1 基于量子中继的方案
9.2.2 基于光开关的方案
9.2.3 基于可信中继的方案
9.2.4 基于多路复用器的方案
9.2.5 基于集控站的方案
9.3 各国及地区的量子通信网络
9.3.1 美国DARPA量子通信网络
9.3.2 美国洛斯阿拉莫斯量子通信网络
9.3.3 美国量子通信网络
9.3.4 欧洲SECOQC量子通信网络
9.3.5 瑞士日内瓦量子通信网络
9.3.6 西班牙马德里量子通信网络
9.3.7 中国合肥3节点和5节点量子电话网
9.3.8 中国芜湖量子政务网
9.3.9 日本量子通信网络
9.4 量子卫星通信
9.5 量子网络中的身份验证和路由
9.6 注记
参考文献
0章 典型量子密