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数据链路层量子网络通信协议设计与分析

作　者: 曾宾阳
导　师: 周南润
学　校: 南昌大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 量子纠缠通信协议量子网络通信量子通信
分类号: TN919.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 36次
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内容摘要

量子网络通信是量子通信的主要发展方向之一,它为信息的高效传输提供了新的方法。近年来,量子网络通信无论在理论上还是在实验上均取得了大量研究成果。本文利用量子力学中的纠缠关联性,致力于设计安全、高效的量子网络通信协议。主要取得以下研究成果:基于Greenberger-Horne-Zeilinger态,设计出一种星型量子网络通信方案,该方案能有效地对用户身份进行认证,提高信息传输的安全性,实现任意站点间的量子通信;借助量子力学中的非定域关联性,改进以太网中载波侦听多址接入/冲突检测(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection,CSMA/CD)通信协议,与经典的CSMA/CD协议相比,改进的CSMA/CD量子通信协议可以有效地避免冲突,缩短传输时间,提高总线的归一化吞吐量,改善CSMA/CD协议的性能;利用量子力学中Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)关联对的纠缠特性,改进连续ARQ(Automatic Repeat reQuest)通信协议和选择重传ARQ通信协议。研究表明,改进的量子连续ARQ通信协议和量子选择重传ARQ通信协议能有效地提高链路的最大吞吐量和信道利用率,改善数据链路层协议的性能。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第1章绪论  7-12
  1.1 研究背景及意义  7-8
  1.2 量子通信的国内外研究现状  8-10
  1.3 论文的主要工作及章节安排  10-12
第2章量子通信的基本原理  12-21
  2.1 量子比特  12
  2.2 量子纠缠  12-17
    2.2.1 纯态与混态  13
    2.2.2 直积态和纠缠态  13-15
    2.2.3 Bell态和 GHZ态  15-16
    2.2.4 纠缠粒子之间的关联性和非定域性  16-17
  2.3 海森堡测不准原理  17-18
  2.4 量子不可克隆定理  18-19
  2.5 量子隐形传态  19-20
  2.6 本章小结  20-21
第3章两种量子网络通信方案  21-34
  3.1 基于 GHZ态的星型量子网络通信方案  21-27
    3.1.1 星型网络的量子通信模型  22-25
    3.1.2 星型网络的量子通信方案  25-27
  3.2 CSMA/CD量子网络通信协议  27-32
    3.2.1 CSMA/CD工作原理  28-29
    3.2.2 CSMA/CD量子网络通信协议描述  29
    3.2.3 CSMA/CD量子通信协议性能分析  29-32
  3.3 本章小结  32-34
第4章基于纠缠的 ARQ量子网络通信协议  34-49
  4.1 连续 ARQ协议和选择重传 ARQ协议  35-39
    4.1.1 连续 ARQ协议工作原理  35-36
    4.1.2 连续 ARQ协议性能分析  36-37
    4.1.3 选择重传 ARQ协议工作原理  37-38
    4.1.4 选择重传 ARQ协议性能分析  38-39
  4.2 量子连续 ARQ协议  39-44
    4.2.1 量子连续 ARQ协议描述  40-42
    4.2.2 量子连续 ARQ协议性能分析  42-44
  4.3 量子选择重传 ARQ协议  44-48
    4.3.1 量子选择重传 ARQ协议描述  44-45
    4.3.2 量子选择重传 ARQ协议性能分析  45-48
  4.4 本章小结  48-49
第5章结论与展望  49-51
  5.1 结论  49-50
  5.2 展望  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-56
攻读学位期间的研究成果  56

数据链路层量子网络通信协议设计与分析

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