量子通信中的分組傳輸策略研究.pdf

1、量子力學(xué)的研究為信息處理與信息傳輸帶來(lái)了一場(chǎng)革命，人類通信由此進(jìn)入甚微觀通信時(shí)代。量子通信是繼計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展以來(lái)，最受人們期望的全新通信方式之一，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。近幾年來(lái)，量子通信從理論走向了實(shí)際，未來(lái)量子通信的發(fā)展方向必然朝著大規(guī)模、多區(qū)域、超遠(yuǎn)距方向發(fā)展。構(gòu)建大規(guī)模量子通信網(wǎng)絡(luò)，量子分組傳輸將是關(guān)鍵技術(shù)之一。采用量子分組傳輸將極大提升量子通信網(wǎng)絡(luò)的通信效率和鏈路利用率，促進(jìn)量子通信網(wǎng)絡(luò)提供更多種類、更大速率的服務(wù)。然

2、而，有關(guān)量子分組傳輸?shù)难芯可形凑归_(kāi)。為此，本文從量子信息的基本原理出發(fā)，研究了量子分組在量子網(wǎng)絡(luò)中的傳輸方式，提出了量子分組傳輸快速傳輸算法，并提出了一種解決減少量子分組在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)延的方案。
　　首先，采用量子糾纏交換建立的量子信道時(shí)，要求糾纏粒子傳輸信道穩(wěn)定度高，若鏈路不穩(wěn)定，則難以建立端到端的量子信道。本文針對(duì)量子通信中鏈路不穩(wěn)定情況，提出了一種基于分組交換的量子通信網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。該協(xié)議采用量子隱形傳態(tài)理論，將量子分組信息

3、以不同的路徑傳輸，減少了因鏈路不穩(wěn)定造成的糾纏資源浪費(fèi)問(wèn)題。分析和仿真結(jié)果表明在量子通信中采用分組傳輸策略不僅能保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性與安全性，同時(shí)，可以節(jié)省量子通信網(wǎng)中量子糾纏數(shù)，提高糾纏利用率;
　　其次，量子分組傳輸中，路由器對(duì)分組的分發(fā)對(duì)量子分組的時(shí)延有很大影響。為了實(shí)現(xiàn)量子分組在高速信道的快速傳輸，并根據(jù)鏈路狀況調(diào)整端口發(fā)送分組數(shù)，提高量子通信網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的吞吐量，本文提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的量子并行傳輸模型和量子分組流量

4、分配算法，該算法以帶權(quán)值矩陣及偏置值量子神經(jīng)元為節(jié)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)信道錯(cuò)誤率的監(jiān)測(cè)，改變各信道的量子信息發(fā)送情況，以提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的吞吐量。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)信道情況，由路由器對(duì)量子分組的傳輸鏈路進(jìn)行分配，提高了量子通信網(wǎng)絡(luò)中量子分組傳輸?shù)男?
　　最后，為了解決量子通信網(wǎng)中路由器性能瓶頸將嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和鏈路的傳輸效率的問(wèn)題，本文首先提出一種量子通信網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)，其次，規(guī)定了量子傳輸?shù)姆纸M格式和量子簇格式，并根據(jù)量子密集編碼和量子