搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于纠缠的选择自动重传量子同步通信协议

周南润 曾宾阳 王立军 龚黎华

引用本文:
Citation:

基于纠缠的选择自动重传量子同步通信协议

周南润, 曾宾阳, 王立军, 龚黎华

Selective automatic repeat quantum synchronous communication protocol based on quantum entanglement

Zhou Nan-Run, Zeng Bin-Yang, Wang Li-Jun, Gong Li-Hua
PDF
导出引用
  • 分析经典选择重传自动请求重传(automatic repeat-request,ARQ)协议之后,利用量子力学中纠缠态的非定域关联性,提出了数据链路层的选择重传ARQ量子同步通信协议.该协议把链路分为准备阶段和发送阶段.在线路准备阶段完成EPR (Einstein-Podolsky-Rosen)关联对的分发,建立量子信道;在发送阶段完成数据帧和量子确认帧的传送.从吞吐量和信道利用率等方面比较分析了几种常见的数据链路层通信协议的性能.研究表明,该协议可以有效地提高数据链路层的最大吞吐量和信道利用率,改善选择重传ARQ协议的性能,在受时间瓶颈限制的通信中有着重要的应用价值.
    From the classical selective repeat ARQ (Automatic Repeat-reQuest) protocol, a selective repeat ARQ quantum synchronous communication protocol in data link layer is presented by utilizing the intrinsic characteristics of quantum mechanics. The proposed protocol divides the link into the preparation and the send stages, where the message is sent via classical channel and the preparation and distribution of EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) pairs are supposed to be accomplished at the preparation stage. The performances of several protocols in data link layer are compared and analyzed from the aspects of throughput and utilization ratio of the channel. It is shown that the proposed protocol enhances the maximum throughput and the utilization ratio of the channel effectively and improves the performance of the selective repeat ARQ protocol for date link layers. The proposed protocol is of great significance in military communications.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10647133)、江西省自然科学基金(批准号:2007GQS1906,2009GQS0080)、江西省教育厅科技项目(批准号:赣教技字[2007]22)、南昌大学引进人才科研启动费和江西省研究生创新专项资金项目(批准号:YC08A026)资助的课题.
    [1]

    [1]Bennett C H, Brassard G, Crepeau C, Jozsa R, Peres A, Wootters W K 1993 Phys. Rev. Lett. 70 1895

    [2]

    [2]Bouwmeester D, Pan J W, Mattle K, Eibl M, Weinfurter H, Zeilinger A 1997 Nature 390 575

    [3]

    [3]Nielsen M A, Chuang I L 2000 Quantum Computation and Quantum Information (Cambridge: Cambridge University Press)

    [4]

    [4]Deutsch D 1989 Proc. Roy. Soc. Lon. A 425 73

    [5]

    [5]Poppe A, Fedrizzi A, Ursin R, Bohm H R, Lorunser T, Maurhardt O, Peev M, Suda M, Kurtsiefer C, Weinfurter H, Jennewein T, Zeilinger A 2004 Opt. Express 12 3565

    [6]

    [6]Deng F G, Li X H, Li C Y, Zhou P, Zhou H Y 2007 Chin. Phys. 16 3553 Li C Y, Li X H, Deng F G, Zhou H Y 2008 Chin. Phys. B 17 2352

    [7]

    [7]Yang Y G, Wen Q Y, Zhang X 2008 Sci. Chin. Ser. G 51 321

    [8]

    [8]Stix G 2005 Sci. Am. 292 78

    [9]

    [9]Poppe A, Peev M, Maurhart O 2008 Int. J. Quantum Inf. 6 209

    [10]

    ]Wang J D, Lu W, Zhao F, Liu X B, Guo B H, Zhang J, Huang Y X, Lu Y Q, Liu S H 2008 Acta Phys. Sin. 57 4214 (in Chinese) [王金东、路巍、赵峰、刘小宝、郭邦红、张静、黄宇娴、路轶群、刘颂豪 2008 物理学报 57 4214]

    [11]

    ]Chen J, Li Y, Wu G, Zeng H P 2007 Acta Phys. Sin. 56 5243 (in Chinese) [陈杰、黎遥、吴光、曾和平 2007 物理学报 56 5243]

    [12]

    ]Wen H, Han Z F, Zhao Y B, Guo G C, Hong P L 2009 Sci. Chin. Ser. F 52 18

    [13]

    ]Wang W Y, Wang C, Zhang G Y, Long G L 2009 Chin. Sci. Bull. 54 158

    [14]

    ]Zhou N R, Zeng G H 2005 Chin. Phys. 14 2164

    [15]

    ]Leung D W 2002 Quantum Inf. Comput. 2 14

    [16]

    ]Zhou N R, Zeng G H, Nie Y Y, Xiong J, Zhu F C 2006 Physica A 362 305 Zhou N R, Liu Y, Zeng G H, Xiong J, Zhu F C 2007 Physica A 375 693

    [17]

    ]Guo F Z, Gao F, Wen Q Y, Zhu FC 2006 Chin. Phys. 15 1690

    [18]

    ]Fitzi M, Gisin N, Maurer U 2001 Phys. Rev. Lett. 87 21790

    [19]

    ]Chuang I L 2000 Phys. Rev. Lett. 85 2006

    [20]

    ]Zhang J F, Long G L, Deng Z W, Liu W Z, Lu Z H 2004 Phys. Rev. A 70 062322

    [21]

    ]Liu X S, Long G L, Tong D M 2003 Commun. Theor. Phys. 40 45

    [22]

    ]Zhou N R, Zeng G H, Zhu F C, Liu S Q 2006 J. Shanghai Jiaotong Univ. 40 1885 (in Chinese) [周南润、曾贵华、朱甫臣、刘三秋 2006 上海交通大学学报 40 1885]

    [23]

    ]Zhou N R, Zeng G H, Gong L H, Liu S Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 5066 (in Chinese) [周南润、曾贵华、龚黎华、刘三秋 2007 物理学报 5 5066

    [24]

    ]Zhang Y D 2006 Principles of Quantum Information Physics (Beijing: Science Press) (in Chinese) [张永德 2006 量子信息物理原理(北京: 科学出版)]

    [25]

    ]Peres A 1988 Phys. Lett. A 128 19

  • [1]

    [1]Bennett C H, Brassard G, Crepeau C, Jozsa R, Peres A, Wootters W K 1993 Phys. Rev. Lett. 70 1895

    [2]

    [2]Bouwmeester D, Pan J W, Mattle K, Eibl M, Weinfurter H, Zeilinger A 1997 Nature 390 575

    [3]

    [3]Nielsen M A, Chuang I L 2000 Quantum Computation and Quantum Information (Cambridge: Cambridge University Press)

    [4]

    [4]Deutsch D 1989 Proc. Roy. Soc. Lon. A 425 73

    [5]

    [5]Poppe A, Fedrizzi A, Ursin R, Bohm H R, Lorunser T, Maurhardt O, Peev M, Suda M, Kurtsiefer C, Weinfurter H, Jennewein T, Zeilinger A 2004 Opt. Express 12 3565

    [6]

    [6]Deng F G, Li X H, Li C Y, Zhou P, Zhou H Y 2007 Chin. Phys. 16 3553 Li C Y, Li X H, Deng F G, Zhou H Y 2008 Chin. Phys. B 17 2352

    [7]

    [7]Yang Y G, Wen Q Y, Zhang X 2008 Sci. Chin. Ser. G 51 321

    [8]

    [8]Stix G 2005 Sci. Am. 292 78

    [9]

    [9]Poppe A, Peev M, Maurhart O 2008 Int. J. Quantum Inf. 6 209

    [10]

    ]Wang J D, Lu W, Zhao F, Liu X B, Guo B H, Zhang J, Huang Y X, Lu Y Q, Liu S H 2008 Acta Phys. Sin. 57 4214 (in Chinese) [王金东、路巍、赵峰、刘小宝、郭邦红、张静、黄宇娴、路轶群、刘颂豪 2008 物理学报 57 4214]

    [11]

    ]Chen J, Li Y, Wu G, Zeng H P 2007 Acta Phys. Sin. 56 5243 (in Chinese) [陈杰、黎遥、吴光、曾和平 2007 物理学报 56 5243]

    [12]

    ]Wen H, Han Z F, Zhao Y B, Guo G C, Hong P L 2009 Sci. Chin. Ser. F 52 18

    [13]

    ]Wang W Y, Wang C, Zhang G Y, Long G L 2009 Chin. Sci. Bull. 54 158

    [14]

    ]Zhou N R, Zeng G H 2005 Chin. Phys. 14 2164

    [15]

    ]Leung D W 2002 Quantum Inf. Comput. 2 14

    [16]

    ]Zhou N R, Zeng G H, Nie Y Y, Xiong J, Zhu F C 2006 Physica A 362 305 Zhou N R, Liu Y, Zeng G H, Xiong J, Zhu F C 2007 Physica A 375 693

    [17]

    ]Guo F Z, Gao F, Wen Q Y, Zhu FC 2006 Chin. Phys. 15 1690

    [18]

    ]Fitzi M, Gisin N, Maurer U 2001 Phys. Rev. Lett. 87 21790

    [19]

    ]Chuang I L 2000 Phys. Rev. Lett. 85 2006

    [20]

    ]Zhang J F, Long G L, Deng Z W, Liu W Z, Lu Z H 2004 Phys. Rev. A 70 062322

    [21]

    ]Liu X S, Long G L, Tong D M 2003 Commun. Theor. Phys. 40 45

    [22]

    ]Zhou N R, Zeng G H, Zhu F C, Liu S Q 2006 J. Shanghai Jiaotong Univ. 40 1885 (in Chinese) [周南润、曾贵华、朱甫臣、刘三秋 2006 上海交通大学学报 40 1885]

    [23]

    ]Zhou N R, Zeng G H, Gong L H, Liu S Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 5066 (in Chinese) [周南润、曾贵华、龚黎华、刘三秋 2007 物理学报 5 5066

    [24]

    ]Zhang Y D 2006 Principles of Quantum Information Physics (Beijing: Science Press) (in Chinese) [张永德 2006 量子信息物理原理(北京: 科学出版)]

    [25]

    ]Peres A 1988 Phys. Lett. A 128 19

  • [1] 杨瑞科, 李福军, 武福平, 卢芳, 魏兵, 周晔. 沙尘湍流大气对自由空间量子通信性能影响研究. 物理学报, 2022, 71(22): 220302. doi: 10.7498/aps.71.20221125
    [2] 刘瑞熙, 马磊. 海洋湍流对光子轨道角动量量子通信的影响. 物理学报, 2022, 71(1): 010304. doi: 10.7498/aps.71.20211146
    [3] 危语嫣, 高子凯, 王思颖, 朱雅静, 李涛. 基于单光子双量子态的确定性安全量子通信. 物理学报, 2022, 71(5): 050302. doi: 10.7498/aps.71.20210907
    [4] 陈以鹏, 刘靖阳, 朱佳莉, 方伟, 王琴. 机器学习在量子通信资源优化配置中的应用. 物理学报, 2022, 71(22): 220301. doi: 10.7498/aps.71.20220871
    [5] 杨荣国, 张超霞, 李妮, 张静, 郜江瑞. 级联四波混频系统中纠缠增强的量子操控. 物理学报, 2019, 68(9): 094205. doi: 10.7498/aps.68.20181837
    [6] 王灿灿. 量子纠缠与宇宙学弗里德曼方程. 物理学报, 2018, 67(17): 179501. doi: 10.7498/aps.67.20180813
    [7] 李熙涵. 量子直接通信. 物理学报, 2015, 64(16): 160307. doi: 10.7498/aps.64.160307
    [8] 聂敏, 王林飞, 杨光, 张美玲, 裴昌幸. 基于分组交换的量子通信网络传输协议及性能分析. 物理学报, 2015, 64(21): 210303. doi: 10.7498/aps.64.210303
    [9] 王盟盟, 权润爱, 邰朝阳, 侯飞雁, 刘涛, 张首刚, 董瑞芳. 通信波长频率一致纠缠光源的频谱测量. 物理学报, 2014, 63(19): 194206. doi: 10.7498/aps.63.194206
    [10] 张沛, 周小清, 李智伟. 基于量子隐形传态的无线通信网络身份认证方案. 物理学报, 2014, 63(13): 130301. doi: 10.7498/aps.63.130301
    [11] 聂敏, 尚鹏钢, 杨光, 张美玲, 裴昌幸. 中尺度沙尘暴对量子卫星通信信道的影响及性能仿真. 物理学报, 2014, 63(24): 240303. doi: 10.7498/aps.63.240303
    [12] 聂敏, 张琳, 刘晓慧. 量子纠缠信令网Poisson生存模型及保真度分析. 物理学报, 2013, 62(23): 230303. doi: 10.7498/aps.62.230303
    [13] 李申, 马海强, 吴令安, 翟光杰. 全光纤量子通信系统中的高速偏振控制方案. 物理学报, 2013, 62(8): 084214. doi: 10.7498/aps.62.084214
    [14] 赵建辉, 王海涛. 应用多尺度纠缠重整化算法研究量子自旋系统的量子相变和基态纠缠. 物理学报, 2012, 61(21): 210502. doi: 10.7498/aps.61.210502
    [15] 周南润, 宋汉冲, 龚黎华, 刘晔. 基于GHZ态的三方量子确定性密钥分配协议. 物理学报, 2012, 61(21): 214203. doi: 10.7498/aps.61.214203
    [16] 杨小琳, 周小清, 赵晗, 王朋朋. 基于量子隐形传态的数据链路层选择重传协议. 物理学报, 2012, 61(2): 020303. doi: 10.7498/aps.61.020303
    [17] 何锐. 基于超导量子干涉仪与介观LC共振器耦合电路的量子通信. 物理学报, 2012, 61(3): 030303. doi: 10.7498/aps.61.030303
    [18] 宋汉冲, 龚黎华, 周南润. 基于量子远程通信的连续变量量子确定性密钥分配协议. 物理学报, 2012, 61(15): 154206. doi: 10.7498/aps.61.154206
    [19] 印娟, 钱勇, 李晓强, 包小辉, 彭承志, 杨涛, 潘阁生. 远距离量子通信实验中的高维纠缠源. 物理学报, 2011, 60(6): 060308. doi: 10.7498/aps.60.060308
    [20] 周南润, 曾贵华, 龚黎华, 刘三秋. 基于纠缠的数据链路层量子通信协议. 物理学报, 2007, 56(9): 5066-5070. doi: 10.7498/aps.56.5066
计量
  • 文章访问数:  8587
  • PDF下载量:  1394
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-04-29
  • 修回日期:  2009-08-15
  • 刊出日期:  2010-02-05

/

返回文章
返回