一次一密经典通信方式存在密钥丢失的风险,在传输大量数据时密钥会很快消耗完,不适于大数据经典通信,同时量子隐形传态由于要区分四个Bell态,实现起来比较困难。考虑到量子信道不仅能传输量子信息,还可以传输经典信息,提出将量子隐形传态看作量子信道,进而传输经典信息序列。在传输的过程中将待传输的信息0和1分别编码为计算基矢态|0>和|1>,这样在保证安全性的基础上可以不停地生成密钥,适用于大数据通信,同时此方案只需区分两种Bell态,实现起来比较容易。

在仅有广义GHZ态参与的量子隐形传态中,通过分析待传量子态、量子通道和联合测量基之间的 关系,设计了一种节约量子资源的隐形传态方案。在非最大广义三粒子GHZ态隐形传送中,用任意两种 广义四粒子GHZ态作为量子通道,通过分析接收者进行的幺正变换,发现当非最大广义三粒子GHZ态的纠 缠类型与量子通道最后三粒子的纠缠类型一致、且联合测量基的纠缠类型与初始态前四个粒子的纠缠类型 一致时,接收者进行幺正变换的矩阵最简单。结果表明高效隐形传输所选择的最优GHZ态量子通道和GHZ态 测量基由待传非最大广义GHZ态的纠缠类型决定。

为了研究近地面大气湍流对自由空间量子通信的影响, 基于近地面大气湍流的Tunick模型, 得到湍流气象参数与量子信道纠缠度之间的关系, 针对量子退极化信道和幅值阻尼信道, 建立湍流气象参数与信道容量之间的方程, 分析湍流对量子信道利用率的影响, 并进行性能仿真.结果表明:当压强为100 kPa,风速为2 m/s, 温度为25℃, 相对湿度分别为0.2和0.6时, 量子信道的纠缠度分别为0.27和0.18, 退极化信道容量分别为0.951 6和0.946 5, 幅值阻尼信道容量分别为0.439 0和0.422 7, 量子信道利用率分别为0.42和0.37.量子通信信道的各种参数与近地面大气湍流的气象参数有紧密联系,根据近地面大气湍流的气象参数, 自适应调整量子通信系统的各项参数, 可以提高量子通信的可靠性.

经典-量子共信道同传是量子保密通信的关键应用技术之一,能够解决量子信息与经典信息需不同 光纤分别传输的难点,显著降低应用成本。针对基于波分复用技术的连续变量量子密钥与经典信息同传方 案,定量分析了系统拉曼散射噪声特性,在前向和后向两种不同经典信息传输模式下,仿真对比研究了拉 曼散射噪声对系统安全密钥率的影响。结果表明:经典信息采用前向传输模式时系统安全密钥率明显大于 后向传输模式;在固定信道输入功率时,短距离通信时拉曼散射噪声对安全密钥率的影响较小,随距离增 长,拉曼噪声影响不可忽略;固定通信距离时,一定数值范围内的额外噪声对系统的安全密钥率影响较小, 通信距离为50 km时,此数值为0.07N0。

利用交叉克尔非线性可实现量子隐形传态过程中的Bell态非破坏性测量,提出了一个基于量子对称密码框架下弱非线性量子信道认证方案。通信双方以传输介质中交叉克尔非线性构造出两光子量子控制门,将其作为描述量子信道的共享贝尔态,非破坏性测量贝尔态完成对量子信道的认证,并对该方案安全性进行了理论分析。结果表明,此方案可以利用信道传输性能简单有效地实现量子信道的完善性认证。

在Wyner 窃听信道和复合信道的基础上，考虑了合法传输信道集为经典信道，窃听信道集为量子信道这种信道模型的信息传输能力。目标是要设计编码译码方案，使得接收方能够完美译出发送的消息(译码错误概率趋于0)，同时窃听者对发送消息的疑惑度尽可能的高。在此基础上推导了在发送者知道信道状态信息的情况下有量子窃听时的经典复合信道的安全容量；同时得出了在发送者不知道信道状态信息的情况下这种信道的安全容量的下界。

本文研究了如何在二粒子纠缠态的量子受控传递中选择最佳量子通道的问题。分别利用四粒子GHZ 态和四粒子特殊“反关联GHZ 态”作为量子通道，本文提出了二粒子反关联纠缠态的量子受控传递的两个方案。通过对比两个方案下接受者最后采取的幺正操作的具体矩阵形式，分析了待传量子纠缠态与量子通道的关系，指出了四粒子GHZ 态和四粒子特殊“反关联GHZ 态”分别是二粒子正关联和反关联纠缠态各自隐形传递应该选择的最佳的量子通道。

用费米线性光学方法，提出无相互作用费米量子信道物理模型.用平稳量子高斯态协方差矩阵性质及Majorization不等式理论，推导出在平稳高斯输入态下费米量子信道最小输出熵的表达式.利用在n模费米系统添加一个额外模的方法，得到平稳高斯态和高斯态输出熵的关系;利用此关系式，借助在高斯输入态下费米信道最小输出熵值是可达的猜测，推导出无相互作用费米信道直积态容量的表达式.最后，用最小输出熵的迭代算法验证已推出的费米信道最小输出熵表达式正确性，数值计算结果表明：对于带噪声的无相互作用费米量子信道，已推出最小输出熵与数值计算结果的吻合度可以达到10e-9.

提出了一种基于相位调制偏振态QKD系统的量子信道校正发送的新方案—采用波导型相位调制器研制成电控连续可调光学相移器,它可随相位调制器输入电压的连续改变而产生连续的相移,从而控制输出的偏振态；在其前放置一个半波片,即可校正接收端偏振态量子态在信道中所发生的改变,从而保证信道传送密钥的可用性.通过理论推导和实验研究验证了基于相位调制偏振态QKD系统的量子信道校正发送方案的核心部件的可行性.由于本方案能实现高速调制（GHz）,为解决光纤传输的偏振编码QKD系统中偏振态漂移问题提供了一种新的途径.

采用三粒子最大纠缠态作辅助量子信道,定义出能被Alice作联合测量的四个特殊的“GHZ”态,Bob实施简单操作,两粒子纠缠态(EPR对)的量子隐形传递顺利达成。