信息安全风险评估是对不确定的和随机的潜在风险进行综合评价的过程，目的是有效抑制、转移系统风险。在分析信息系统安全要素与保障体系的基础上，构建基于信息资产的信息系统安全风险评估模型，通过风险评估指标体系，得到实际检测的评估对象属性。利用一组量子门线路构建神经网络模型，将评估对象属性样本归一化处理结果作为网络输入并用量子位表示，经量子旋转门进行相位旋转并控制量子位的翻转。经过网络处理后，得到评估对象的综合风险。实验结果表明，与传统BP神经网络相比，该方法能够实现信息系统的风险评估，具有更优的收敛性能与更精确的风险预测能力，可为风险管理提供可靠的理论依据。

超导量子计算机具有芯片加工技术成熟、系统集成度高、可扩展性能好等优势,但超导量子计算需要加大芯片的量子位集成度,同时需保证量子芯片的退相干时间来实现容错量子计算。对超导量子芯片的前沿进展进行分析,阐述超导量子比特的物理机理与优缺点,并研究几种最基本的量子比特特点。讨论超导量子比特之间的耦合方案,包含局域耦合和非局域耦合。通过对近年来主流扩展和布局方案进行分析,结果表明,实现量子算法编程适用一维或者二维阵列,而最大纠缠和全耦合则选用环绕式的扩展方案,可为大规模、高效率的量子计算的芯片设计提供一种思路。

论述国内外量子通信研究现状,研究量子非局域性问题和量子通信复杂度问题,通过纠缠态粒子解决GHZ问题,利用分布式算法讨论传递比特的最小数目。分析非局域性与通信复杂度之间的关联关系,进而研究同时消息传递模型。分析结果表明,与经典通信相比,量子通信效率较高,且量子非局域性问题和量子通信复杂度问题可以相互转换。

针对量子零错信道缺乏有效编码方案的问题,基于量子五符号混淆信道模型的特点和矩阵论的相关理论,提出一种结合量子叠加态零错编码五符号混淆信道的编码方法。利用量子叠加态与向量之间以及信道与矩阵之间的同构关系进行零错编码,以提高信道容量并降低算法复杂度。分析结果表明,相比经典混淆信道编码方法,该方法具有更高的信道容量和编码效率。

为降低噪声对秘密信息传输效率的影响,提出一种基于改进乒乓协议的量子隐写协议。利用量子纠缠的特性,通过受控非门实现秘密信息传输。以嵌入过秘密信息的粒子作为载体协议的初始粒子,在执行载体协议步骤的同时传输秘密信息。分析结果表明,该协议具有较好的抗噪声稳健性、隐蔽性和安全性。

在未来量子计算时代,构筑虚拟专用网络(VPN)安全的认证和密钥交换环节将存在安全隐患。为此,建立基于量子安全密钥管理服务(QS-KMS)的VPN增强安全架构,实现基于量子密码的量子安全解决方案。使用全局统一的后台QS-KMS服务为IPSec VPN提供认证和会话密钥,以进行VPN业务与物理层量子设备的解耦合。针对电力架空光缆工作状况复杂、存在强环境干扰等现状,应用量子QS-KMS密钥池动态密钥管理技术与后量子密码技术使密钥池持续拥有充足密钥,以保障VPN稳定运行。在此基础上,实现电力通信网络中有效量子安全VPN服务。测试结果表明,该方法能够满足电网控制通信的需求。

为探究多比特量子算法在量子芯片和模拟器中的实现现状,分别在IBM量子芯片和模拟器上运行Grover搜索算法、量子随机行走算法以及量子傅里叶变换算法。针对2 bit Grover搜索算法和2 bit量子随机行走算法,分析测量次数对运行结果的影响并选用最高可模拟次数对量子芯片和模拟器的运算结果进行比对。设计并运行5 bit量子傅里叶变换算法和3 bit Grover搜索算法,分别采用IBM Q模拟器进行最高次数的模拟。实验结果表明,量子芯片测试结果并没有随测量次数的增加而优化,模拟器计算结果的准确度明显优于量子芯片。

针对凝聚态物理学的一维玻色-哈伯德理论模型,应用三维光晶格囚禁超冷量子气体进行量子模拟,通过连续改变光晶格势阱深度和制备量子气体温度,实现在一维玻色-哈伯德模型中超流-莫特绝缘态量子相变过程。通过超冷原子时间飞行(TOF)成像方法,对实验中量子气体在扩散过程中动量空间的干涉图样进行分析,得到在量子相变过程中的超流成分和莫特绝缘态成分的变化数据。实验结果表明,光晶格中量子气体可以较好地模拟一维玻色-哈伯德理论模型。