经典与量子复合信道的安全传输策略与容量分析

本文主要探讨了在量子光学背景下的一种复杂信道模型——复合窃听信道，该信道的特点在于合法传输信道集合为经典信道，而窃听信道集合则是量子信道。研究的核心问题是设计一种编码和解码策略，旨在确保信息在合法接收者（接收方）处被准确无误地解码（译码错误概率趋近于零），同时最大化窃听者（未经授权的监听者）对于发送消息的不确定性和困惑程度。这是量子通信中的一个关键挑战，因为量子信道的特性（如不确定性原理）可以提供额外的安全保护。 文章首先回顾了Wyner窃听信道和复合信道的基本概念，然后在此基础上引入了新的信道模型，即当发送者具有信道状态信息（CSI）时的安全容量分析。安全容量是衡量在面临窃听威胁时，系统还能支持多少信息传输而不被察觉的关键指标。在发送者了解信道条件的情况下，通过精心设计的编码和解码方案，可以优化安全性能，限制窃听者的信息获取。 进一步，文章探讨了在发送者未知信道状态信息的条件下，复合窃听信道的安全容量的下界问题。这需要更为复杂的策略，因为缺乏CSI意味着必须考虑到环境的不确定性。下界的结果表明，即使在这种不利情况下，依然可以通过理论分析和优化方法确定一个最低的信息传输界限，以保证一定程度上的安全性。 关键词包括量子光学、复合信道、窃听信道、量子信道和安全容量，这些关键词反映了研究的主要关注点和领域。作者贺转玲、郭大波和王晓凯来自山西大学物理电子工程学院，他们的工作发表在《中国激光》杂志上，被赋予了O436的中图分类号，并获得了A级文献标识。引用DOI为10.3788/LOP52.112701，表明了该论文在全球范围内可被索引和检索。 这篇论文对量子通信中经典信道与量子信道复合的窃听信道模型进行了深入研究，不仅提供了关于有CSI情况下的安全容量计算，还探讨了在CSI不可知情况下的保守估计，这对于理解量子通信如何在保障信息传输的同时抵抗窃听具有重要的理论价值。