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量子信息学是量子力学与传统信息学形成的新型交叉学科,是对传统信息学的延拓。量子通信是量子信息学研究热点之一,量子隐形传态是量子通信的量子态信息传输的主要方式。构建高性能的无线量子通信网络逐渐成为量子通信领域研究的热点。本文工作主要包括两大部分。一是研究和设计单方和双方控制的双向量子隐形传态方案;二是在Mesh骨干网络结构下设计新型无线量子通信网络模型以及基于该模型的多跳双向量子隐形传态进行研究。首先,论文提出了单跳的单方控制和双方控制的双向量子隐形传态方案。在单方控制方案中,采用类W态和Bell态联合纠缠的量子信道。经过CNOT门操作与单粒子测量可以成功恢复出待传输的量子态信息。相较于双Bell态的双向量子隐形传态方案,本方案采用的操控线路简单,可以实现单方控制。接着,为了实现双方控制,量子信道采用五粒子簇态纠缠。当第三方控制粒子测量并且将测量结果发出,通信双方可以知道预共享的纠缠对状态形式,经过CNOT操作与单粒子测量可以恢复出待传输的量子态信息。本方案相较于其他双向量子隐形传态,纠缠粒子制备容易、采用线路简单以及测量操作容易,最重要的是引入第三方实现双方控制。最后,两种方案被应用到在安全套接字握手协议。然后,基于Mesh网络骨干结构,提出一种由四种节点,两种通信链路构成分层次分布式无线量子通信网络模型。重新定义网络节点功能,纠缠分发节点负责制备分发纠缠粒子,中间节点与边缘节点构成骨干网络,负责终端节点接入和信息传输。最后,借助中间节点搭建传输路径在无线量子通信网络中实现多跳传输,提出多跳双向量子隐形传态。本方案采用纠缠交换技术建立通信双方的量子信道并且利用并行测量减少传输时延。考虑到纠缠粒子制备与分发等因素,在骨干网络内采用任意Bell态建立量子信道。任意Bell态不仅丰富了骨干网内量子信道种类,而且Bell态还具有制备容易和操作简单等优点。在任意Bell态的N跳量子隐形传态方案中,引入测量矩阵和信道矩阵给出量子态信息的一般公式。在终端节点与边缘节点间,采用本文提出的五粒子簇态纠缠作为量子信道来实现双方控制。最后,通过公式推导验证了方案的可行性。