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第1章　保密通信概述1

1.1　神秘的古代密码术1

1.2　经典保密通信介绍2

1.2.1 基于模运算的移位密码3

1.2.2　替换密码4

1.2.3 维吉尼亚密码6

1.2.4 Hill密码7

1.2.5　一次一密乱码本8

1.2.6　转轮机8

1.3　保密通信与战争9

1.4　经典密码学的发展历程11

1.4.1 经典密码学文献介绍11

1.4.2　经典密码学的发展阶段12

1.4.3　保密通信的基本要求13

1.5　经典密码理论介绍14

1.5.1 密码学基础介绍14

1.5.2　密码通信协议介绍17

1.5.3　经典信息论简介22

1.5.4 伪随机序列与序列密码27

1.5.5 分组密码30

1.5.6　公钥密码31

1.6　经典密码的困惑33

1.7　量子信息的研究背景和现状34

第2章　量子信息技术基础37

2.1　数学基础和量子态的表示37

2.1.1 矢量空间37

2.1.2 内积空间38

2.1.3 Hilbert空间38

2.1.4　Dirac符号38

2.1.5 Hermite算子与幺正算子39

2.2　量子力学基本理论简介39

2.2.1 量子力学的基本假设40

2.2.2 量子测量42

2.2.3　量子的物理存在43

2.3　量子信息的形式44

2.3.1 量子态44

2.3.2　量子纠缠态46

2.3.3　GHZ态47

2.4　量子信息的特性49

2.4.1 量子不可克隆与概率测量49

2.4.2　存在隐匿的量子信息50

2.4.3　稠密编码51

2.4.4　量子隐形传态52

2.5　量子纠错码简介53

2.5.1 量子纠错与经典纠错53

2.5.2 量子纠错的基本思想和方法54

2.5.3　量子纠错的基本原理56

2.5.4　CSS量子纠错码58

2.6　量子计算简介61

2.6.1 量子逻辑门62

2.6.2　量子计算的并行性64

2.6.3 Deutsch问题算法65

2.6.4 Simon问题算法66

2.6.5　Grover量子搜索算法67

2.6.6 Shor量子因式分解算法68

2.7　量子信息论简介72

2.8　量子测不准与量子通信73

2.8.1 量子通信的特点73

2.8.2　量子保密通信安全性74

第3章　量子密钥管理技术76

3.1　经典密钥管理技术介绍77

3.1.1 经典密钥的分类和产生78

3.1.2　经典密钥管理介绍80

3.1.3　经典密钥分发技术介绍80

3.1.4 经典密钥管理技术的局限性84

3.2　量子密钥协商（QKA）86

3.2.1 基于非正交态的QKA87

3.2.2 基于纠缠态的QKA89

3.2.3 基于隐形传态的QKA92

3.3 QKA模型93

3.3.1 协议模型93

3.3.2　协议复杂性95

3.3.3 密钥的正确性验证95

3.3.4　QKA安全性分析96

3.4　量子密钥分发（QKD）100

3.4.1 基于共享密钥的QKD101

3.4.2 基于稠密编码的QKD101

3.4.3 无共享秘密信息的QKD102

3.5　量子密钥协商／分发的局限性102

3.6　量子密钥分发网络104

3.6.1 网络中的量子密钥分发104

3.6.2　量子网络中的数据传输模式105

3.7　量子密钥的应用105

第4章　量子保密通信体制107

4.1　基于密钥的保密通信方案介绍108

4.1.1 经典OTP体制108

4.1.2 量子OTP体制109

4.2　量子保密直接通信协议介绍113

4.2.1　“乒-乓协议”114

4.2.2 Two-Step QSDC协议117

4.3　量子保密通信体制模型118

4.3.1 量子通信的保密原理118

4.3.2　量子直接通信编码120

4.3.3　量子保密通信方案121

4.4　抗干扰量子保密通信123

4.5　量子保密通信网络125

4.6　量子身份识别126

4.6.1 身份识别与零知识证明127

4.6.2　基于量子隐形传态的身份识别129

4.6.3 基于量子态身份的身份识别129

4.7　量子密码介绍131

4.7.1 量子对称密码算法131

4.7.2　抗量子计算的非对称密码算法132

第5章　量子保密通信系统工程133

5.1　光通信系统133

5.1.1　光通信概述134

5.1.2 光纤通信系统简介135

5.1.3　光传输网络135

5.2　量子通信系统模型136

5.3　量子随机数发生器137

5.3.1 随机序列产生器和随机性检测137

5.3.2　量子随机数发生器实现原理138

5.4　量子信号源139

5.4.1 单光子系统139

5.4.2 纠缠系统142

5.5　量子信道与应用环境142

5.5.1 光纤143

5.5.2 自由空间143

5.5.3 深水空间143

5.6　同步与信号检测144

5.6.1 同步144

5.6.2　信号检测145

5.7　量子中继146

5.7.1 基于量子隐形传态的中继方案146

5.7.2 基于量子纠缠交换的中继方案146

5.8　量子态编码和量子信息处理147

5.8.1 干涉和消相干147

5.8.2　偏振态编码方案149

5.8.3　相位编码方案150

5.8.4　量子误码率和通信效率151

5.9　量子保密通信系统实例分析152

5.9.1　平衡M-Z干涉仪系统152

5.9.2　双非平衡M-Z干涉仪系统154

5.9.3　偏振自补偿干涉仪系统157

5.10　高速量子保密通信系统的应用前景158

第6章　量子保密通信与信息安全159

6.1　量子保密通信与完全保密159

6.2　量子保密通信发展趋势探讨160

6.3　应用前景与技术挑战161

附录A　术语和缩略语163

附录B　量子理论和量子信息的重要突破年代164

参考文献166