[發明專利]一種分層量子信息分發方法

有效

• 申請號: 201710638302.5
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107395346B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 余旭濤;安隆熙;張在琛;王霄峻
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

1.一種分層量子信息分發方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)發送方擁有一個攜帶1量子比特信息的粒子(1)和一個制備在四粒子(1',2,3,4)態上的GHZ態，發送方將GHZ態中的2、3、4三個粒子分別分配給分層結構的第一層中的3個代理節點，形成一個五粒子的初始狀態；

(2)發送方對擁有的粒子(1,1')執行Bell測量，使傳遞的量子信息分發到第一層的3個代理節點，第一層的3個代理節點的三個粒子共享1量子比特信息，第一層的3個代理節點執行幺正變換將其變為指定的信息態；

(3)第一層的3個代理節點準備三個四粒子GHZ態，分別制備在粒子(2',5,6,7),(3',8,9,10),(4'11,12,13)上，第一層的3個代理節點將三個四粒子GHZ態中的九個粒子5-13分別分配給第二層的9個代理節點，形成一個十五粒子的初始狀態；

(4)第一層的3個代理節點對擁有的六個粒子(2,3,4,2',3',4')執行六粒子的擴展Bell測量，使傳遞的量子信息分發到第二層的9個代理節點，第二層的9個代理節點擁有的九個粒子共享1量子比特信息，第二層的9個代理節點執行幺正變換將其變為指定的信息態；

(5)第二層的9個代理節點分別準備9個四粒子制備的GHZ態，將指定的粒子分配給27個第三層代理節點，對擁有的18個粒子進行廣義Bell測量，使得量子信息傳遞到第三層的27個代理節點中；按照此方法繼續分發信息，實現分層結構的每一層代理節點的數量以公比為3的等比數列增長。

2.如權利要求1所述的分層量子信息分發方法，其特征在于，步驟(1)中的攜帶1量子比特信息的粒子的狀態為：

|ψ₁＝α|0+β|1

其中，α和β是復數滿足歸一化條件，α²+β²＝1。

3.如權利要求1所述的分層量子信息分發方法，其特征在于，步驟(1)和(3)中的四粒子GHZ態為：

4.如權利要求1所述的分層量子信息分發方法，其特征在于，步驟(2)中的兩粒子的Bell測量具體為：假設兩粒子分別為粒子A和B，兩態的四個Bell態為：

當發送方對粒子A和B實施Bell測量，粒子A和B將隨機的坍縮至上式中四個Bell態之一。

5.如權利要求1所述的分層量子信息分發方法，其特征在于，步驟(2)和(4)中的幺正變換為：

6.如權利要求1所述的分層量子信息分發方法，其特征在于，步驟(4)中的六粒子的擴展Bell測量具體為：六粒子的擴展Bell基可以分成八個組，每組有8個相同的基矢量，基矢量前面有8種不同的符號，形成了64個正交的基；當第一層的3個代理節點執行六粒子的擴展Bell測量，六粒子的狀態將隨機坍縮至64個基之一。