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第一章　绪论1

1.1　什么是量子密码通信1

1.2　量子密码通信的发展现状2

1.3　量子密码通信是一个多学科交汇的领域3

参考文献4

第二章　量子力学基础5

2.1　量子态5

2.1.1　希尔伯特空间，态矢量5

2.1.2 内积6

2.1.3　归一化，概率解释6

2.2.1　线性算符7

2.2　量子算符7

2.1.4　量子位7

2.2.2　本征矢量及本征值8

2.2.3　对易关系10

2.2.4　厄米算符10

2.2.5　外积与投影算符11

2.2.6　对角化及谱分解12

2.2.7　张量积12

2.2.8　位置算符，动量算符13

2.3　量子系统演变15

2.3.1 幺正变换15

2.3.2　薛定谔方程，哈密顿算符16

2.3.3　线性谐振子19

2.3.4　湮没算符，产生算符21

2.4　量子测量22

2.4.1　测量算符22

2.4.2　投影测量23

2.4.3　海森伯不确定性原理24

2.5　密度算符26

2.5.1　密度算符的定义26

2.5.2　密度算符的性质27

2.5.3　密度算符的应用举例28

2.6　量子纠缠30

2.6.1　量子纠缠态30

2.6.2　EPR对及贝尔不等式31

参考文献32

第三章　单光子密码通信33

3.1　原理33

3.1.1　不可克隆原理33

3.1.2　BB84协议35

3.1.3　二态协议38

3.1.4　六态协议39

3.1.5　EPR协议40

3.2　量子通道41

3.2.1 自由空间41

3.2.2　光纤42

3.3　单光子源42

3.3.2　光子对43

3.3.1　衰减激光43

3.3.3　单光子枪44

3.4　单光子检测44

3.4.1　雪崩式光电二极管44

3.4.2　运行模式及电路46

3.5　量子位编码48

3.5.1　偏振编码48

3.5.2　相位编码50

3.5.3　频率编码55

3.6　实验装置56

3.6.1　量子误码率56

3.6.2　实验装置举例57

参考文献61

第四章　窃听、协调及密性强化63

4.1　信息论简介63

4.1.1　信息熵63

4.1.2　条件熵及互信息66

4.1.3　香农无干扰编码理论简介69

4.1.4　有干扰信道的编码定理73

4.2　窃听及安全77

4.2.1　最简单的截听重发78

4.2.2　中间基攻击80

4.2.3　最优化的非相干攻击83

4.2.4　安全判据88

4.3　数据协调89

4.3.1　二分法纠错90

4.3.2　级联纠错91

4.3.3　汉明码数据协调92

4.4　密性放大97

4.4.1　密性放大的要点97

4.4.2　通用类散列函数98

4.4.3　碰撞熵99

4.4.4　密性放大后被窃听的信息上限100

参考文献102

第五章　相干光量子密码通信104

5.1　量子光学的一些基本知识104

5.1.1 电磁场的量子化104

5.1.2　福克态110

5.1.3　相干态111

5.1.4　压缩态113

5.2　利用连续变量进行量子密码通信118

5.2.1　连续变量量子密码通信的基本原理119

5.2.2　利用压缩态的连续变量密码通信123

5.2.3　零差检测125

5.2.4　利用反向协调的相干光密码通信127

5.3　量子噪声密码通信131

5.3.1　基本原理131

5.3.2　安全性讨论133

5.3.3　KCQ的实验装置134

参考文献138