一種用于量子Mesh網絡的路由方法技術

本發明專利技術公開了一種用于量子Mesh網絡的路由方法，通過源節點發起路由請求至相連接的骨干網邊緣節點，通過骨干網邊緣節點向骨干網發起路由請求，由與目的節點相連的骨干網邊緣節點進行選路以及路由應答，收到應答消息的路徑上各個節點進行Bell基測量并將測量結果攜帶在路由應答消息中傳輸至源節點，源節點進行Bell基測量后，將所有測量結果沿所選路徑傳送至與目的節點相連的骨干網邊緣節點，該邊緣節點將所有測量結果發送到目的節點，目的節點對所有測量結果處理后，通過幺正變換得到攜帶信息的量子態。本發明專利技術不僅可以提供更加安全、可靠地量子信息的傳遞，而且在建立路由的過程中進行Bell基測量，降低信息傳輸的延時，提高傳輸效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種量子通信網絡傳輸技術，尤其涉及采用Mesh結構的量子網絡路 由方法。
技術介紹
量子通信技術是量子信息學領域的研究熱點，量子通信技術利用量子特性，可以 使得通信做到絕對的安全，是未來通信技術發展的重要戰略方向。將信息通過量子傳輸的 量子通信網絡也成為量子通信技術需要研究的重要問題。量子通信網絡可以通過兩種載體 傳輸量子信息：單量子態和糾纏態。由于量子本身的不可克隆性以及傳輸過程中信道的干 擾損耗，通過多個中間節點直接傳輸量子存在較多不確定因素，難以完成理想的遠距離量 子信息傳輸。通過量子測量，采用糾纏態粒子量子遠程傳態等技術不需要直接傳輸量子，可 以由多個節點組成量子通信網絡，實現遠距離傳輸。構建可靠的量子通信網絡的系統，需要 保證可靠而有效的組網運行。 網格（Mesh)結構網絡由于其可靠性和靈活性是通信網絡的重要組成。基于Mesh 結構的量子通信網絡也具有網絡結構上的可靠性和靈活性。基于Mesh結構的量子通信網 絡結構與傳統Mesh網絡相似，不同之處在于節點間除了經典的無線或者有線信道外，還存 在量子信道，該量子信道有節點間共享糾纏粒子對構成。目前與Mesh結構相關的量子信息 的研究工作主要集中于在Mesh結構網絡中分發量子秘鑰，本專利技術針對Mesh結構量子通信 網絡設計路由協議，從而來實現量子信息傳輸。
技術實現思路
專利技術目的：為了克服現有技術中存在的不足，本專利技術提供一種用于量子Mesh網絡 的路由方法，該方法可以提供更加安全、可靠地量子信息的傳遞，并且在建立路由的過程中 進行Bell基測量，降低信息傳輸的延時，提高傳輸效率。 為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為： ，包括以下步驟： 步驟1.源節點向量子Mesh網絡骨干網中與源節點相連接的骨干網邊緣節點發送 路由請求消息； 步驟2.步驟1中的骨干網邊緣節點收到路由請求信息后，修改路由請求消息，然 后在骨干網內廣播修改后的路由請求消息； 步驟3.量子mesh骨干網中節點處理步驟2中骨干網邊緣節點廣播修改后的路由 請求消息； 步驟4.與目的節點相連的量子mesh骨干網邊緣節點收到步驟3中量子mesh骨干 網中節點處理后的路由請求消息后，選擇路徑；對本節點所擁有的兩個第一粒子進行Bell 基測量；然后根據所選路徑的反向路徑向源節點發送路由應答消息，該應答信息包含Bell 基測量結果； 步驟5.所選路徑中間節點，包括與源節點相連的邊緣節點，收到步驟4中發送的 路由應答消息后，根據路由應答消息中的路徑信息更新路由表中到目的節點的路由信息； 對該節點中兩個第二粒子進行Bell基測量；然后將測量結果添加至收到的路由應答消息 中，并將該添加了測量結果的路由應答信息發送給所選路徑上到源節點的下一跳節點；路 由應答消息最后通過與源節點相連的邊緣節點傳送至源節點； 步驟6.步驟5中的源節點收到路由應答消息后，對本節點所擁有的兩個第三粒 子進行Bell基測量；源節點沿所選路徑將測量結果數據包發送至與目的節點相連的量子 Mesh骨干網邊緣節點，該測量結果數據包內包含本次測量結果和收到的路由應答信息中所 攜帶的路徑中各節點測量結果的測量結果； 步驟7.步驟6中的量子mesh骨干網邊緣節點收到測量結果數據包后，將該數據 包發送至目的節點； 步驟8.步驟7中的目的節點根據收到的測量結果數據包，判斷本節點為目的節點 后，對測量信息進行處理，選擇對應的么正變換，得到所需要傳送的量子態，完成通信。 所述步驟4中的兩個第一粒子指與目的節點相連的量子mesh骨干網邊緣節點所 擁有的與所選路徑上上一跳節點間的糾纏粒子，以及與目的節點相連的量子mesh骨干網 邊緣節點所擁有的與目的節點糾纏的粒子。 所述步驟5中的兩個第二粒子指所選路徑中間節點所擁有的與所選路徑前后相 鄰節點分別糾纏的粒子。 所述所述步驟6中的兩個第三粒子指欲傳送的攜帶信息的粒子以及源節點與相 連骨干網邊緣節點間的糾纏粒子。 所述源節點和目的節點是位于接入網的終端接入節點；量子Mesh網絡中的骨干 網節點具有路由功能；節點間存在通過糾纏粒子對建立的量子連接，以及傳統的無線或者 有線連接；骨干網邊緣節點是指骨干網中與終端接入節點間存在糾纏粒子對，并且存在傳 統的無線或者有線連接的節點。 所述步驟1中源節點發送的路由請求消息包括，源節點、目的節點、源節點序列 號、地址、度量值；源節點將度量值置為0,源節點每發送一次路由請求消息，源節點的序列 號加1，路由請求消息中的的"地址"值設為該節點的地址。 所述步驟2中骨干網邊緣節點修改路由請求消息的方法：把路由請求消息中度量 值加1，并將路由請求消息中的"地址"更新為該節點的地址。 所述步驟3中量子mesh骨干網中節點處理步驟2中骨干網邊緣節點廣播修改后 的路由請求消息的方法：骨干網中非邊緣節點收到該路由請求消息后，與其所保存的一定 時間內收到的路由請求信息相對比，若收到過相同源節點且序列號相同的路由請求消息， 并且度量值大于所保存的度量值，則丟棄該路由請求消息；否則，將路由請求信息中路由度 量值加1，將本節點地址添加到路由請求消息"地址"項中，廣播修改后的路由請求消息；而 骨干網中邊緣節點收到該路由請求消息后，將與本節點所存儲的終端接入節點信息表中的 終端地址比較，如果發現目的節點地址不在該表中，則丟棄該路由請求信息，否則進行步驟 4中的操作處理。 所述步驟4中與目的節點相連接的骨干網邊緣節點選擇路徑的方法：將收到的路 由請求消息與該節點所保存的一定時間內收到的路由請求信息進行對比，若不存在相同源 節點和序列號的路由請求信息，則表明收到的是一個新的路由請求信息，則啟動一個等待 時間；若存在相同源節點和序列號的路由請求信息，則保留路由度量值最小的路由請求信 息；等待時間結束后，選擇當前所保留的路由請求信息中所含路徑作為傳輸路徑。 本專利技術提供的，相比現有技術，具有以下有益 效果：本專利技術不僅可以提供更加安全、可靠地量子信息的傳遞，而且在建立路由的過程中進 行Bell基測量，降低信息傳輸的延時，提高傳輸效率。【附圖說明】 圖1為本專利技術實例中的網絡拓撲圖。 圖中：A、B為終端節點，BCD為節點，實線表示經典連接（無線或有線），虛線表示 節點之間存在糾纏粒子對。【具體實施方式】 下面結合附圖對本專利技術作更進一步的說明。 ，包括以下步驟： 步驟1.源節點向量子Mesh網絡骨干網中與源節點相連接的骨干網邊緣節點發送 路由請求消息。 源節點發送終端路由請求消息給相連的骨干網邊緣節點。源節點發送的路由請求 消息包括，源節點、目的節點、源節點序列號、地址、度量值。源節點將度量值置為〇,源節點 每發送一次路由請求消息，源節點的序列號加1，路由請求消息中的的"地址"值設為該節點 的地址。 步驟2.步驟1中的骨干網邊緣節點收到路由請求信息后，修改路由請求消息，然 后在骨干網內廣播修改后的路由請求消息。 與源節點相連的骨干網邊緣節點收到路由請求消息后，把路由請求消息中度量值 加1，并將路由請求消息中的"地址"更新為該節點的地址，向骨干網內廣播更新過的路由請 求消息。 步驟3.量子mesh骨干網中節點處理步驟2中骨干網邊緣節點廣播修改后的路由 請求消息。 骨干網中非邊緣節點收到本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于量子Mesh網絡的路由方法，其特征在于,包括以下步驟：步驟1.源節點向量子Mesh網絡骨干網中與源節點相連接的骨干網邊緣節點發送路由請求消息；步驟2.步驟1中的骨干網邊緣節點收到路由請求信息后，修改路由請求消息，然后在骨干網內廣播修改后的路由請求消息；步驟3.量子mesh骨干網中節點處理步驟2中骨干網邊緣節點廣播修改后的路由請求消息；步驟4.與目的節點相連的量子mesh骨干網邊緣節點收到步驟3中量子mesh骨干網中節點處理后的路由請求消息后，選擇路徑；對本節點所擁有的兩個第一粒子進行Bell基測量；然后根據所選路徑的反向路徑向源節點發送路由應答消息，該應答信息包含Bell基測量結果；步驟5.所選路徑中間節點，包括與源節點相連的邊緣節點，收到步驟4中發送的路由應答消息后，根據路由應答消息中的路徑信息更新路由表中到目的節點的路由信息；對該節點中兩個第二粒子進行Bell基測量；然后將測量結果添加至收到的路由應答消息中，并將該添加了測量結果的路由應答信息發送給所選路徑上到源節點的下一跳節點；路由應答消息最后通過與源節點相連的邊緣節點傳送至源節點；步驟6.步驟5中的源節點收到路由應答消息后，對本節點所擁有的兩個第三粒子進行Bell基測量；源節點沿所選路徑將測量結果數據包發送至與目的節點相連的量子Mesh骨干網邊緣節點，該測量結果數據包內包含本次測量結果和收到的路由應答信息中所攜帶的路徑中各節點測量結果的測量結果；步驟7.步驟6中的量子mesh骨干網邊緣節點收到測量結果數據包后，將該數據包發送至目的節點；步驟8.步驟7中的目的節點根據收到的測量結果數據包，判斷本節點為目的節點后，對測量信息進行處理，選擇對應的幺正變換，得到所需要傳送的量子態，完成通信。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉明陽，余旭濤，張在琛，占海濤，熊佩穎，王霄峻，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32