[發明專利]一種基于受控隱形傳態的高保真度量子網絡編碼方法

有效

• 申請號: 201310336984.6
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103414536A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 尚濤;趙曉杰;王朝;黃福華;林翔;劉建偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L29/06
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種基于受控隱形傳態的高保真度量子網絡編碼方法，屬于通信網絡技術領域。

背景技術

量子網絡編碼理論已經成為量子計算和量子信息領域中嶄新的研究方向。相對于經典網絡編碼，網絡編碼在量子信息領域的研究才剛剛起步，取得的成果還很有限。量子網絡編碼的研究主要致力于解決量子通信網絡傳輸的瓶頸問題，以提高網絡傳輸效率。目前，學者們將網絡編碼思想應用于量子通信網絡中，提出了一些關于量子網絡編碼的協議。Hayashi等最早開始研究網絡編碼在量子系統內的延伸，在量子通信網絡中實現量子態的傳輸速率最大化。基于量子克隆和中間節點的量子態編碼操作，集中研究了蝶形網絡模型上的量子網絡編碼，成功實現了蝶形網絡模型上兩個任意量子態的交叉概率傳輸，使量子網絡編碼成為可能，并且證明了量子態的完美傳輸是不可能的，只有在近似條件下，量子網絡編碼才可能實現。量子糾纏和經典信息通信是量子信息中兩種常見的資源。學者們針對先前享有這兩種附加資源的情形下，分析了完美的量子網絡編碼的可行性。2007年Hayashi進一步將量子隱形傳態應用于量子網絡編碼中，提出了基于兩發送者共享糾纏態的蝶形網絡量子態交叉傳輸的思想；2009年Debbie?Leung等擴展到一般網絡模型實現了量子網絡編碼；2010年馬松雅等在Hayashi研究成果的基礎上，提出了一個基于發送者共享非最大糾纏態的有效的M-qudit交叉傳輸協議。

量子隱形傳態是量子信息中最顯著的技術之一。研究表明，在基于量子隱形傳態的量子安全直接通信方案中，發送方無需將編碼后的粒子回傳給接收方也可以實現信息的安全傳輸。但該方案的最后階段依賴于經典信息進行解碼，依然存在著安全問題。由于受控隱形傳態加入了控制一方，使得接收方在沒有控制端允許情況下，即使獲得了接收方的信息，仍無法獨自解碼獲得接收的未知量子態，因此可以很好地解決量子安全直接通信方案中最后階段經典信息傳遞時的安全問題，保證了信息傳遞的安全性。基于受控隱形傳態的網絡編碼的實現將會極大地推動量子通信的進程和速度。設計基于受控隱形傳態的量子網絡編碼以及優化量子網絡編碼的映射環節是目前研究的難點和熱點，對于探索隱形傳態與網絡編碼的本質聯系起著重要的作用。

本發明將受控隱形傳態應用于量子網絡編碼，設計基于受控隱形傳態的新型量子網絡編碼方法，目標是保證量子通信網絡中接收方必須在控制端參與下才能解碼獲得所接收的量子態，來增強蝶形網絡模型中量子信息傳輸的安全性。

發明內容

本發明解決的技術問題是：基于蝶形網絡模型的量子通信受限于量子的不可克隆性和對量子進行編碼的方案的不確定性，為了克服現有量子網絡編碼技術的不足，利用量子的隱形傳態特殊性質提供一種基于受控隱形傳態的高保真度量子網絡編碼方法，提高量子網絡編碼的安全性。

本發明采取的技術方案是：一種基于受控隱形傳態的高保真度量子網絡編碼方法，它包含以下步驟：

步驟1．構建蝶形網絡模型，見圖1。A₁和A₂為源節點，M₁和M₂為中間節點，B₁和B₂為目的節點，目標實現A₁→B₁和A₂→B₂的交叉可控傳輸。C_on1與C_on2為增加的控制端。兩個源節點間共享兩對最大糾纏態，源節點與控制端共享三粒子的GHZ態。源節點A₁和A₂分別發送未知量子態和

步驟2．源節點A_i對粒子S_i和A_i,3進行Bell基聯合測量。測量結果會塌縮為四個Bell態之一，并將測量結果對應成經典信息(r₁r₂)_i（00→|φ⁺>，10→|φ^->，01→|ψ⁺>，11→|ψ^->），將(r₁r₂)_i傳輸給控制端C_oni。