专利名称：基于纠缠交换的三级多用户量子信令传输方法
技术领域：
本发明涉及量子通信和量子信息学领域，具体地说，是一种基于纠缠交换的三级多用户量子信令传输方法。
背景技术：
信令是任何通信系统必不可少的重要组成部分，量子通信也不例外。三级量子信令传输是实现多用户量子通信的关键技术。然而，目前有关量子信令的研究尚未展开，三级量子信令传输方法是本领域的空白。在多用户通信系统中，信令是指符合一定标准的一系列信号体系结构和协议的集合。信令必须具有通用性。为了完成通信任务，网络中的各种软件和硬件(如通信终端、交换机、调制解调器、路由器、网关以及各种计算机程序等)必须在信令的统一协调下，有条不紊地运行。因此，可以说，没有信令的通信网络，或者信令系统异常的网络，是不可能完成通信任务的。在传统的通信网络中，所有信令都是由不同的电流脉冲组合来表示的。而在量子通信网络中，各种量子信令是通过不同的量子态来表示的。所以，量子信令与传统的通信信令在本质上是不同的。当前，关于量子通信的研究，主要集中在如何完善密钥分发协议，如何延长量子通信的有效距离，怎样得到高品质光源等方面。随着量子通信研究的深入进行，点到点的量子通信方式必然要过渡到多用户的量子通信网络。这样，量子信令传输方法的研究、开发和实现是必然要涉及到的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种基于纠缠交换的三级多用户量子信令传输方法。—种基于纠缠交换的三级多用户量子信令传输方法，包括量子信令中央交换机、 初级量子信令交换机、量子通信网络中的用户，各用户通过各自对应的初级量子信令交换机和量子信令中央交换机与其余用户实现通信，所述用户分为主叫用户和被叫用户；主叫用户对应的初级量子信令交换机设置有EI^R纠缠源，用于产生两个纠缠粒子(1)和，其中纠缠粒子(4)发送给主叫用户，纠缠粒子(1)发送给量子信令中央交换机；被叫用户对应的初级量子信令交换机也设置有Era纠缠源，用于产生两个纠缠粒子(2)和(3)，纠缠粒子 (3)发送给被叫用户，纠缠粒子( 发送给量子信令中央交换机；两个纠缠粒子不同的粒子态代表不同的量子信令；在量子信令中央交换机，通过纠缠粒子( 和纠缠粒子(1)进行贝尔态测量完成被叫用户和主叫用户的量子信令交换。所述的方法，所述量子信令包括被叫用户地址信令、量子通信的请求信令、被叫提示信令、链路释放信令、路由状态指示信令。在量子通信领域，仍然没有关于量子信令的任何规范和研究报告。本发明不仅能够为未来量子信令标准的制定提供必要的技术支撑，而且可以推动量子信息安全、量子保密通信和量子多媒体信息系统网络平台的研发。
图1为三级多用户量子信令传输网络基本架构；图2为量子信令的纠缠交换过程；图3为通过纠缠交换实现Al与B2之间量子信令的传输过程。
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。实施例1图1是三级多用户量子信令传输网络的结构，包括位于中心位置的QSCS是量子信令中央交换机、围绕在QSCS周围的QSS是初级量子信令交换机、量子通信网络中的各个用户。在图1中，位于中心位置的QSCS是量子信令中央交换机(QSCS =Quantum Signaling Center Switcher)，QSCS处于信令传输网络的最高级，即第三级信令点；围绕在 QSCS周围的QSS是初级量子信令交换机0)SS:Quantum Signaling Switcher)，QSS处于信令传输网络的中间级，即第二级信令点；A1、A2、B1、B2等是量子通信网络中的各个用户，各用户处于信令传输网络的最低一级，即第一级信令点。所以，由量子通信用户、QSS和QSCS 构成一个完整的三级多用户量子信令传输网络。一个完整的三级多用户量子信令传输网络可以包含多个QSS。图1中有6个QSS。 不同的QSS之间不仅相互连通，而且将各个用户与QSCS连接成一个巨大的量子信令传输网QSCS的作用是通过对量子态的测量，完成不同的QSS之间的量子信令交换；QSS的作用是通过产生纠缠粒子对，在量子用户与QSCS之间进行纠缠分发，实现量子信令的交换功能；在图1中，Al和B2表示不同的量子用户。当Al需要与B2进行量子通信时，首先需要在QSSl、QSCS和QSS4的参与下，完成Al到B2之间的量子信令传输。实施例2本实施例给出了三级多用户量子通信网络中，各种量子信令的定义、表达和传输方法。结合图1，具体如下用户Al所产生的不同的量子信令通过不同的量子态来表示。这些量子信令的分类、功能和传输方法如下(1)量子通信的请求信令量子通信请求信令由主叫用户Al发出，通过量子态|识〉表示。Al将I识〉传送给 QSSl ；当QSSl接收到Al发出的量子态I识〉时，将Al的状态由空闲状态变为工作状态。量子态|炉>可以表示为
权利要求
1.一种基于纠缠交换的三级多用户量子信令传输方法，其特征在于，包括量子信令中央交换机、初级量子信令交换机、量子通信网络中的用户，各用户通过各自对应的初级量子信令交换机和量子信令中央交换机与其余用户实现通信，所述用户分为主叫用户和被叫用户；主叫用户对应的初级量子信令交换机设置有EI^R纠缠源，用于产生两个纠缠粒子(1)和 G)，其中纠缠粒子(4)发送给主叫用户，纠缠粒子(1)发送给量子信令中央交换机；被叫用户对应的初级量子信令交换机也设置有Era纠缠源，用于产生两个纠缠粒子(2)和(3)，纠缠粒子C3)发送给被叫用户，纠缠粒子( 发送给量子信令中央交换机；两个纠缠粒子不同的粒子态代表不同的量子信令；在量子信令中央交换机，通过纠缠粒子(2)和纠缠粒子(1) 进行贝尔态测量完成被叫用户和主叫用户的量子信令交换。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子信令包括被叫用户地址信令、量子通信的请求信令、被叫提示信令、链路释放信令、路由状态指示信令。
全文摘要
本发明公开了基于纠缠交换的三级多用户量子信令传输方法，主叫用户对应的初级量子信令交换机设置有EPR纠缠源，用于产生两个纠缠粒子(1)和(4)，其中纠缠粒子(4)发送给主叫用户，纠缠粒子(1)发送给量子信令中央交换机；被叫用户对应的初级量子信令交换机也设置有EPR纠缠源，用于产生两个纠缠粒子(2)和(3)，纠缠粒子(3)发送给被叫用户，纠缠粒子(2)发送给量子信令中央交换机；两个纠缠粒子不同的粒子态代表不同的量子信令；在量子信令中央交换机，通过纠缠粒子(2)和纠缠粒子(1)进行贝尔态测量完成被叫用户和主叫用户的量子信令交换。
文档编号H04B10/30GK102325085SQ201110210028
公开日2012年1月18日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者何先灯, 刘晓慧, 易运晖, 武玫, 聂帅, 聂敏, 董如月, 裴昌幸, 陈南 申请人:西安电子科技大学