为了利用相同的资源传递更多的信息, 提出一种非对称可控密集编码方案, 非对称信道为5×2×2×2维的4粒子团簇态。方案有两个控制者, 一个控制者对粒子进行正交基测量, 通过控制测量角来控制信道的纠缠度; 另一个控制者进行投影测量, 作用是通过测量产生密集编码的量子信道, 同时也可以控制编码传输能否进行。信道产生后, 通过发送者的提纯、编码操作和接收者的测量操作, 实现可控密集编码。传输的平均信息量为4×(1+log25)α2。方案还将基于4粒子团簇态的可控非对称编码扩展到N×2×2×2维非对称信道, 证明了非对称编码具有很强的扩展性。研究发现, 非对称编码的信息量随信道非对称程度的提高而增大。

为了更加全面分析测量设备无关量子密钥分配协议,对基于标记配对相干态的测量设备无关量子密钥分配协议进行了统计涨落分析。首先分析了当光源在统计涨落时,随着发送信号脉冲数的增加,误码率和密钥生成率与传输距离的关系。结果表明,增加脉冲数能增大密钥生成率和最大传输距离,降低误码率,且基于标记配对相干态的协议性能比基于指示单光子源的协议性能要好。进一步分析了光源在统计涨落时,基于标记配对相干态的测量设备无关量子密钥分配协议在非对称信道中的密钥生成率与传输距离的关系,由仿真结果得知,非对称信道时的性能比对称信道时的性能好。

针对标记配对相干态(HPCS)下量子密钥分配协议采用极化编码和相位编码带来基的依赖性问题,研究了基于HPCS和轨道角动量(OAM)的非对称信道测量设备无关的量子密钥分配协议。分析了该协议在不同距离比率下的平均光子数、误码率、密钥生成率与信道传输损耗的关系。在HPCS和OAM下,对比了对称信道和非对称信道测量设备无关的量子密钥协议的性能优劣。仿真结果表明:采用HPCS弥补了弱相干光源和标记单光子源的不足,大大减少真空脉冲并增加了单光子脉冲;随着信道传输损耗的增大,密钥生成率和安全传输距离逐渐减小,但非对称信道的性能仍优于对称信道的。

针对传统的量子密钥分配协议未考虑非对称信道的问题, 研究了基于指示单光子源的非对称信道的测量设备无关量子密钥分配协议的性能参数。主要分析了协议中的平均光子数、单边传输效率、密钥生成率与信道传输损耗之间的关系。比较了指示单光子源下, 对称信道与非对称信道的测量设备无关量子密钥分配协议的性能优劣。仿真结果表明, 随着信道传输损耗的增大, 密钥生成率和安全传输距离逐渐减小, 但非对称信道的性能仍优于对称信道的性能。

提出一种新型的基于三粒子3×2×2 维非对称纠缠量子信道可控密集编码方案。控制者(Charlie)对其手中2维粒子进行局域测量控制信 息发送者(Alice)和接收者(Bob)量子态塌缩,调控Alice和Bob量子态纠缠,实现Alice和Bob 3×2 维非对称量子信道纠缠调控。计算了Alice和Bob非对称密集编码平均信息传送量。分析表明, Charlie通过调节测量角θ 的大小可以控制Alice和Bob平均信息传送量。利用三粒子最大纠缠程度的3×2×2 维非对称纠缠量子信道, Charlie可以控制Alice和Bob密集编码传送信息量高于2比特,方案是高效的; 对于非最大纠缠程度的量子信道,传送信息量受到Charlie测量角θ 和三粒子量子态纠缠系数β共同调控。