專利名稱：基于糾纏交換的三級多用戶量子信令傳輸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及量子通信和量子信息學領域，具體地說，是一種基于糾纏交換的三級多用戶量子信令傳輸方法。
背景技術：
信令是任何通信系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，量子通信也不例外。三級量子信令傳輸是實現(xiàn)多用戶量子通信的關鍵技術。然而，目前有關量子信令的研究尚未展開，三級量子信令傳輸方法是本領域的空白。在多用戶通信系統(tǒng)中，信令是指符合一定標準的一系列信號體系結構和協(xié)議的集合。信令必須具有通用性。為了完成通信任務，網(wǎng)絡中的各種軟件和硬件(如通信終端、交換機、調制解調器、路由器、網(wǎng)關以及各種計算機程序等)必須在信令的統(tǒng)一協(xié)調下，有條不紊地運行。因此，可以說，沒有信令的通信網(wǎng)絡，或者信令系統(tǒng)異常的網(wǎng)絡，是不可能完成通信任務的。在傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡中，所有信令都是由不同的電流脈沖組合來表示的。而在量子通信網(wǎng)絡中，各種量子信令是通過不同的量子態(tài)來表示的。所以，量子信令與傳統(tǒng)的通信信令在本質上是不同的。當前，關于量子通信的研究，主要集中在如何完善密鑰分發(fā)協(xié)議，如何延長量子通信的有效距離，怎樣得到高品質光源等方面。隨著量子通信研究的深入進行，點到點的量子通信方式必然要過渡到多用戶的量子通信網(wǎng)絡。這樣，量子信令傳輸方法的研究、開發(fā)和實現(xiàn)是必然要涉及到的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足提供一種基于糾纏交換的三級多用戶量子信令傳輸方法。—種基于糾纏交換的三級多用戶量子信令傳輸方法，包括量子信令中央交換機、 初級量子信令交換機、量子通信網(wǎng)絡中的用戶，各用戶通過各自對應的初級量子信令交換機和量子信令中央交換機與其余用戶實現(xiàn)通信，所述用戶分為主叫用戶和被叫用戶；主叫用戶對應的初級量子信令交換機設置有EI^R糾纏源，用于產生兩個糾纏粒子(1)和，其中糾纏粒子(4)發(fā)送給主叫用戶，糾纏粒子(1)發(fā)送給量子信令中央交換機；被叫用戶對應的初級量子信令交換機也設置有Era糾纏源，用于產生兩個糾纏粒子(2)和(3)，糾纏粒子 (3)發(fā)送給被叫用戶，糾纏粒子( 發(fā)送給量子信令中央交換機；兩個糾纏粒子不同的粒子態(tài)代表不同的量子信令；在量子信令中央交換機，通過糾纏粒子( 和糾纏粒子(1)進行貝爾態(tài)測量完成被叫用戶和主叫用戶的量子信令交換。所述的方法，所述量子信令包括被叫用戶地址信令、量子通信的請求信令、被叫提示信令、鏈路釋放信令、路由狀態(tài)指示信令。在量子通信領域，仍然沒有關于量子信令的任何規(guī)范和研究報告。本發(fā)明不僅能夠為未來量子信令標準的制定提供必要的技術支撐，而且可以推動量子信息安全、量子保密通信和量子多媒體信息系統(tǒng)網(wǎng)絡平臺的研發(fā)。


圖1為三級多用戶量子信令傳輸網(wǎng)絡基本架構；圖2為量子信令的糾纏交換過程；圖3為通過糾纏交換實現(xiàn)Al與B2之間量子信令的傳輸過程。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1圖1是三級多用戶量子信令傳輸網(wǎng)絡的結構，包括位于中心位置的QSCS是量子信令中央交換機、圍繞在QSCS周圍的QSS是初級量子信令交換機、量子通信網(wǎng)絡中的各個用戶。在圖1中，位于中心位置的QSCS是量子信令中央交換機(QSCS =Quantum Signaling Center Switcher)，QSCS處于信令傳輸網(wǎng)絡的最高級，即第三級信令點；圍繞在 QSCS周圍的QSS是初級量子信令交換機0)SS:Quantum Signaling Switcher)，QSS處于信令傳輸網(wǎng)絡的中間級，即第二級信令點；A1、A2、B1、B2等是量子通信網(wǎng)絡中的各個用戶，各用戶處于信令傳輸網(wǎng)絡的最低一級，即第一級信令點。所以，由量子通信用戶、QSS和QSCS 構成一個完整的三級多用戶量子信令傳輸網(wǎng)絡。一個完整的三級多用戶量子信令傳輸網(wǎng)絡可以包含多個QSS。圖1中有6個QSS。 不同的QSS之間不僅相互連通，而且將各個用戶與QSCS連接成一個巨大的量子信令傳輸網(wǎng)QSCS的作用是通過對量子態(tài)的測量，完成不同的QSS之間的量子信令交換；QSS的作用是通過產生糾纏粒子對，在量子用戶與QSCS之間進行糾纏分發(fā)，實現(xiàn)量子信令的交換功能；在圖1中，Al和B2表示不同的量子用戶。當Al需要與B2進行量子通信時，首先需要在QSSl、QSCS和QSS4的參與下，完成Al到B2之間的量子信令傳輸。實施例2本實施例給出了三級多用戶量子通信網(wǎng)絡中，各種量子信令的定義、表達和傳輸方法。結合圖1，具體如下用戶Al所產生的不同的量子信令通過不同的量子態(tài)來表示。這些量子信令的分類、功能和傳輸方法如下(1)量子通信的請求信令量子通信請求信令由主叫用戶Al發(fā)出，通過量子態(tài)|識〉表示。Al將I識〉傳送給 QSSl ；當QSSl接收到Al發(fā)出的量子態(tài)I識〉時，將Al的狀態(tài)由空閑狀態(tài)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)。量子態(tài)|爐>可以表示為
權利要求
1.一種基于糾纏交換的三級多用戶量子信令傳輸方法，其特征在于，包括量子信令中央交換機、初級量子信令交換機、量子通信網(wǎng)絡中的用戶，各用戶通過各自對應的初級量子信令交換機和量子信令中央交換機與其余用戶實現(xiàn)通信，所述用戶分為主叫用戶和被叫用戶；主叫用戶對應的初級量子信令交換機設置有EI^R糾纏源，用于產生兩個糾纏粒子(1)和 G)，其中糾纏粒子(4)發(fā)送給主叫用戶，糾纏粒子(1)發(fā)送給量子信令中央交換機；被叫用戶對應的初級量子信令交換機也設置有Era糾纏源，用于產生兩個糾纏粒子(2)和(3)，糾纏粒子C3)發(fā)送給被叫用戶，糾纏粒子( 發(fā)送給量子信令中央交換機；兩個糾纏粒子不同的粒子態(tài)代表不同的量子信令；在量子信令中央交換機，通過糾纏粒子(2)和糾纏粒子(1) 進行貝爾態(tài)測量完成被叫用戶和主叫用戶的量子信令交換。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子信令包括被叫用戶地址信令、量子通信的請求信令、被叫提示信令、鏈路釋放信令、路由狀態(tài)指示信令。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于糾纏交換的三級多用戶量子信令傳輸方法，主叫用戶對應的初級量子信令交換機設置有EPR糾纏源，用于產生兩個糾纏粒子(1)和(4)，其中糾纏粒子(4)發(fā)送給主叫用戶，糾纏粒子(1)發(fā)送給量子信令中央交換機；被叫用戶對應的初級量子信令交換機也設置有EPR糾纏源，用于產生兩個糾纏粒子(2)和(3)，糾纏粒子(3)發(fā)送給被叫用戶，糾纏粒子(2)發(fā)送給量子信令中央交換機；兩個糾纏粒子不同的粒子態(tài)代表不同的量子信令；在量子信令中央交換機，通過糾纏粒子(2)和糾纏粒子(1)進行貝爾態(tài)測量完成被叫用戶和主叫用戶的量子信令交換。
文檔編號H04B10/30GK102325085SQ201110210028
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權日2011年7月26日
發(fā)明者何先燈, 劉曉慧, 易運暉, 武玫, 聶帥, 聶敏, 董如月, 裴昌幸, 陳南 申請人:西安電子科技大學