Please wait a minute...

北京邮电大学学报

  • EI核心期刊

本期目录

  • 面对量子敌手的随机预言模型研究进展
  • 尚涛 蒋亚卓 张源境 唐瑶 刘建伟
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 1-10.
  • 摘要 ( 133 )     PDF ( 37 )   
  • 研究人员基于经典随机预言模型拓展出涵盖后量子密码学与量子密码学的量子随机预言模型,以探究密码协议的安全性,总结了不同随机预言模型的研究进展,通过归纳其概念、实例化方法以及安全证明方法,对存在量子敌手的随机预言模型进行归纳。同时介绍了不同密码协议基于随机预言模型的安全性分析,对比分析了经典随机预言模型、可量子访问随机预言模型以及量子随机预言模型,归纳其区别与联系,并分析未来研究方向与热点,为应对量子计算挑战提供了研究思路。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 基于超导约瑟夫森结的量子比特系统实验研究
  • 栾添 高岩松 匡学衡 孙晓培 陆军
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 11-17.
  • 摘要 ( 203 )     PDF ( 53 )   
  • 使用频率可调的传输子结构量子比特,设计了一种单链形式的二十比特量子芯片,利用定制化的低温环境控制系统和低温同轴线缆组件,完成了所有量子比特的基本表征实验,超导量子比特的能量退相干时间最高可达31.3 μs,相位退相干时间最高可达22.8 μs,随机基准测试单比特门平均保真度可达99.85%,量子过程层析测量得到的两比特受控Z门保真度为97.5%。基于单比特门和两比特门的编织量子线路演示了量子动力学模拟算法,观察到伊辛模型的动力学演化过程。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 半量子密码协议的研究进展
  • 李剑 叶崇强 付安琪
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 18-23.
  • 摘要 ( 137 )     PDF ( 39 )   
  • 量子密码利用量子叠加和纠缠等物理原理,实现了超越经典密码的安全性,受到多个领域的高度关注。半量子密码只需要一个用户具备完全的量子能力,而其他用户仅需简单的量子操作,降低了大多数用户对复杂量子设备的依赖,在理论研究和实际应用中具有重要的研究价值和意义。为实现量子资源有限条件下的量子密码协议设计,通过聚焦半量子密码的发展历程,系统梳理了半量子密钥分发、半量子安全直接通信、半量子秘密共享、半量子隐私比较以及半量子安全多方求和等半量子密码协议的研究进展。此外,对半量子密码协议的一些开放问题和未来研究方向进行讨论,为从事相关研究工作的学者提供参考,促进该领域的发展和创新。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 基于标记配对相干光源的模式匹配量子密钥分发协议
  • 周艺华 田雨薇 杨宇光 侍伟敏
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 24-29.
  • 摘要 ( 117 )     PDF ( 22 )   
  • 模式匹配量子密钥分发一般使用弱相干光源作为信号光源,其中单光子成分较少,导致模式匹配量子密钥分发的密钥率受到较大限制。对此,提出了一种基于标记配对相干光源的模式匹配密钥分发协议,使用标记配对相干光源作为模式匹配量子密钥分发的信号光源,利用标记配对相干光源中单光子比例更高的优势,提高了模式匹配量子密钥分发的性能。在渐进和无穷多诱骗态的情况下,对所提协议的密钥率进行了数值模拟。仿真实验结果表明,所提协议与使用弱相干光源作为信号光源的模式匹配量子密钥分发协议相比,不仅有更高的密钥率,而且传输距离更远,当传输距离大于400 km时,所提协议在密钥率方面的优势更加明显。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 基于三粒子纠缠态的超密编码量子投票协议
  • 张浩文 姜东焕 徐光宝
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 30-37.
  • 摘要 ( 84 )     PDF ( 27 )   
  • 为了实现安全的量子投票,提出了一种新型的超密编码量子投票协议。该协议以三粒子纠缠态为基础,旨在确保投票过程的合法性、匿名性、可验证性和不可重复性。所提协议利用三粒子纠缠态作为量子资源,仅需进行单粒子操作和贝尔基测量,因此易于利用现有的量子信息处理技术实现高效的量子投票。最后,在国际商业机器公司量子计算软件开发工具包上进行了仿真实验,验证了所提协议的可行性。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 量子近似优化算法在网络覆盖与容量优化中的应用
  • 潘成康 崔春风 卢献 侯帅 李昕莹
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 38-43.
  • 摘要 ( 128 )     PDF ( 31 )   
  • 无线网络覆盖与容量优化通常为多变量组合优化问题,传统精确方法或启发式方法在求解过程中往往受到时间复杂度或者精度的制约。对此,提出采用量子近似优化算法进行求解。首先,将网络覆盖与容量优化问题转换为最大独立集问题,并构建数学模型将最大独立集问题的真实解编码到目标哈密顿量基态中;然后,借助含参量子线路近似生成目标基态。仿真实验结果表明,基于量子近似优化算法求解最大独立集问题,能够在多项式迭代步数内给出问题的精确解或拟最优解,展现出量子优势。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 求解向量值函数线性结构的量子算法
  • 吴宇航 张凤荣 唐国尧 韦永壮 王保仓
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 44-49.
  • 摘要 ( 97 )     PDF ( 20 )   
  • 为求解向量值函数线性结构的广义Bernstein-Vazirani算法,研究了利用Bernstein-Vazirani算法求解向量值函数线性结构量子算法的可行性。首先,根据单周期单陪集的特性,重新证明了利用Bernstein-Vazirani算法求解原始Simon问题的正确性;其次,对多弱周期多陪集等拓展的Simon问题进行分析,证明了利用Bernstein-Vazirani算法求解拓展Simon问题的可行性;最后,证明了利用Bernstein-Vazirani算法能以极大的概率判定向量值函数是否具有线性结构。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 基于量子同态加密的安全两方线段求交协议
  • 刘白 邱书品 张俊 张明武
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 50-56.
  • 摘要 ( 21 )     PDF ( 32 )   
  • 安全两方线段求交是多方安全计算中计算几何问题的一个重要分支,通过解决安全两方线段求交问题可扩展应用到多边形面积的隐私计算和凸包交集隐私计算等领域,具有很高的研究及应用价值。在经典计算中,已有基于计算困难性原理提出了多种解决方案,但这些方案都无法抵御未来可能的量子攻击。对此,提出了基于量子同态加密的安全两方线段求交协议,计算过程由半可信的第三方计算中心完成。在整个协议过程中,两方线段的隐私信息得到了保护。最后,协议应用到具体实例后通过外部和内部攻击对其进行安全性分析。实验结果表明,所提协议具有安全性、可靠性。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 基于量子照射的目标定位及其性能分析
  • 惠俊 柴洪洲 冯绪 靳凯迪 明璐璐
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 57-62.
  • 摘要 ( 101 )     PDF ( 21 )   
  • 为解决更高精度及更多维度的无源目标探测与导航定位问题,利用量子压缩与纠缠传感装置构建了一个基于量子照射模型的单站时差与方位角目标定位系统,研究了基于量子照射的精密测时与测角估计方法,并探讨了基于时差与方位观测量的量子目标空间定位性能。以激光雷达系统的平面目标定位任务为例,研究了传输系数与压缩因子对空间目标定位精度的影响,展示了目标空间定位任务中的量子优越性。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 基于同态消息认证的量子密封投标拍卖协议
  • 汤永利 耿凯欣 王永利 郭孟昊 于金霞
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 63-68.
  • 摘要 ( 108 )     PDF ( 28 )   
  • 在密封拍卖过程中,很容易发生合谋攻击,并且投标者的隐私信息需要得到保护。对此,提出了一种基于量子同态消息认证的量子密封投标拍卖协议。该协议引入了具有一定恶意行为的半诚实第三方作为中间人和验证者,不仅负责传递投标者和拍卖人之间的信息,而且在拍卖人公布拍卖结果后对结果进行验证,确保拍卖的公平和公正。在该协议中,投标人发送自己的出价前需要先发送一个加密过的承诺出价,承诺出价经过第三方操作后再发给拍卖人,收到信息的拍卖人会核实身份,确认信息来源后进行解密,可以利用结果判断投标阶段中是否有人篡改出价。实验结果表明,所提协议应用量子同态消息认证技术并引进半诚实的第三方,不仅能避免合谋攻击,还能有效保护投标者的隐私信息。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 低轨卫星互联网:从星地融合迈向通导遥一体化
  • 孙耀华 彭木根 赵亚飞 赵祥天
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 69-98.
  • 摘要 ( 612 )     PDF ( 52 )   
  • 得益于丰富的轨道资源以及更低的制造和发射成本,低轨卫星互联网进入蓬勃发展期。围绕星地融合和通导遥一体化两大发展趋势,首先,从接入网、承载网和核心网维度出发,提出了星地融合网络架构;然后,对星地融合通信的典型应用—手机直连卫星通信的方案进行了详细分析,并提出了面向第六代移动通信技术的手机直连卫星通信关键技术;最后,系统阐述了低轨卫星通信导航遥感一体化的网络架构、关键技术和应用场景。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 面向低轨卫星通信的OTSM时频同步算法
  • 于洪轩 崔高峰 王卫东 郭世龙
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 99-104.
  • 摘要 ( 164 )     PDF ( 33 )   
  • 为了应对低轨卫星通信网络中复杂的信道环境,消除时间偏移以及载波频率偏移带来的干扰,提出了一种面向正交时间序列复用(OTSM)调制技术的时频同步算法。基于二维搜索的时间同步算法利用导频信号在时延-时间域上的周期性,在时延和时间维度上搜索导频序列,估计接收信号的时间偏移。基于二维相关函数的频率同步算法通过对导频序列的二维相关函数值求相位,估计接收信号的载波频率偏移。仿真实验结果表明,所提算法在星地场景下具有良好的误码率性能。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 低轨跳波束卫星网络的服务质量均衡与干扰抑制
  • 李童 姚如贵 樊晔 左晓亚 徐娟
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 105-110.
  • 摘要 ( 168 )     PDF ( 24 )   
  • 针对星间服务质量失衡和星间干扰问题,提出了一种低轨-跳波束卫星网络,通过星间服务质量均衡和干扰抑制提高了小区的服务质量。不同业务类型的小区存在优先级差异,任何小区在一个跳波束时间窗内至少应有一个时隙服务。对此,提出了用于卫星间小区分簇的小区质量均衡算法。由于多颗卫星共享频谱时严重的星间干扰降低了小区的服务质量,提出了动态干扰抑制算法。仿真实验结果表明,与最大仰角算法相比,小区质量均衡算法缩减了70%的星间服务质量差距,实现了服务质量均衡。与不抑制星间干扰的情况相比,动态干扰抑制算法确保星间干扰始终低于干扰阈值,以提高服务质量水平。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 一种卫星网络的轻量化可控选路机制
  • 董新微 陶鹏 罗义钊 张济勇 汪加杨
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 111-117.
  • 摘要 ( 78 )     PDF ( 38 )   
  • 为了在资源受限和性能不足的卫星网络上承载高可靠、低延迟的工控业务流,提出一种 “回避式”轻量化高可控星间分段路由选路机制。该机制利用快照或星间路由协议获取全网拓扑信息,根据最短优先路径中的风险节点分布特征计算高优先级路径;然后,采用IPv6段路由技术精确指定路径。鉴于星间带宽有限,提出了适配不同拓扑特征的轻量化段路由扩展头压缩算法,通过与原始最短优先路径进行二分比对,扩大连通路径搜索范围、实现简洁节点压栈。实验结果表明,该机制的段路由扩展头平均压缩率可达55 %,内存开销小于3.5 MB。
  • 相关文章 | 计量指标
  • 低开销低轨卫星用户位置的管理方案
  • 张梦菲 孙耀华 彭木根
  • 北京邮电大学学报. 2024, 47(6): 118-124.
  • 摘要 ( 22 )     PDF ( 10 )   
  • 为了解决低轨卫星网络中波束小区与用户双重移动性带来的位置管理开销大的难题,提出了基于地面固定跟踪区列表的用户位置管理方案。利用马尔可夫链分析了用户位置的管理状态,引入随机几何理论估计寻呼卫星数量,最终得到了低轨卫星网络位置管理信令开销的闭式解。仿真实验结果表明,所提方案的信令开销相较基于移动跟踪区和基于移动阈值的位置管理方案分别减少93%与78%,且信令开销估计误差低于1%
  • 相关文章 | 计量指标