[發(fā)明專利]一種基于四比特Cluster態(tài)的遠(yuǎn)距離隱形傳態(tài)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810803115.2
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN108900254B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜敏;曹凌云;李青;黃旭;陳虹
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發(fā)明公開了一種基于四比特Cluster態(tài)的遠(yuǎn)距離隱形傳態(tài)方法，網(wǎng)絡(luò)終端用戶Alice與Bob，通過中間節(jié)點的幫助，完成網(wǎng)絡(luò)終端Alice與另一終端用戶Bob之間的通信。該方法包含四個步驟：(1)終端用戶Alice，Bob與中間節(jié)點Li(i＝1,2,3...p)共享四比特最大糾纏Cluster態(tài)，建立終端用戶Alice、Bob與中間節(jié)點Li(i＝1,2,3...p)量子糾纏信道；(2)調(diào)制與測量，終端用戶Alice與中間節(jié)點Li對相應(yīng)的粒子執(zhí)行CZ操作，并且中間節(jié)點對手中的粒子執(zhí)行Bell測量，宣布測量結(jié)果；(3)終端用戶Alice/Bob根據(jù)中間節(jié)點的Bell測量結(jié)果，通過幺正操作與另一終端用戶Bob/Alice之間建立直接量子信道；(4)根據(jù)傳送信息模式的不同，終端用戶Alice與Bob根據(jù)對方的Bell測量結(jié)果，選擇對應(yīng)的恢復(fù)操作，實現(xiàn)雙方通信。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)及信息傳播方法，具體涉及一種基于四比特Cluster態(tài)的遠(yuǎn)距離隱形傳態(tài)方法。

背景技術(shù)

量子通信是一門新型的交叉學(xué)科，其中包括很多的量子學(xué)科知識，主要技術(shù)研究范圍以量子密鑰的研究、量子傳輸?shù)难芯俊⒚孛芄蚕砑夹g(shù)的研究和量子安全研究為主要內(nèi)容。近幾年來這門科學(xué)技術(shù)已逐漸從理論研究走向?qū)嶒灧桨福藗內(nèi)遮呹P(guān)注高效安全的訊息傳送，并以發(fā)展其實用性為重點。量子力學(xué)擁有相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕A(chǔ)理論，并且將之與通信技術(shù)結(jié)合后可以獲得高效與高安全性的特點，所以漸漸成為世界范圍內(nèi)量子學(xué)和信息學(xué)的主要鉆研熱點。

量子糾纏是量子信息科學(xué)中非常重要的基本概念，也是一個最不可思議的現(xiàn)象存在于多個系統(tǒng)的量子系統(tǒng)，本來是愛因斯坦和其他科學(xué)家證明量子力學(xué)的不完備性的概念而提出的，但現(xiàn)在它己成為量子信息處理中的一個不可缺少的物理資源。正是由于量子糾纏，才可以完成經(jīng)典的方法無法實現(xiàn)的各種任務(wù)，并有大量的應(yīng)用價值。1991年，英國牛津大學(xué)的Ekert[1]提出了一種基于兩粒子最大糾纏態(tài)的量子密鑰分發(fā)方案，即E91方案，第一次應(yīng)用了量子糾纏資源。簡化了E91方案中復(fù)雜的檢測竊聽方法(檢驗Bell不等式)，Bennett等[2]于1992年提出了BBM92方案，方案應(yīng)用兩組非正交基進(jìn)行信道安全檢測。1993年，Bennett等六位科學(xué)家提出利用糾纏實現(xiàn)的量子隱形傳態(tài)的思想，開創(chuàng)了人們對量子隱形傳態(tài)研究的先河[3]。1997年，《Nature》雜志報道了光子極化態(tài)量子隱形傳態(tài)的實驗實現(xiàn)。Zukwski等人于1993年提出了量子糾纏交換的概念，量子糾纏交換可以使遠(yuǎn)距離、沒有直接相互作用的兩個粒子糾纏起來，是實現(xiàn)量子中繼的基礎(chǔ)。此后不久，糾纏交換的驗證實驗完成[4]。

量子中繼器作為量子網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點得到了人們的廣泛重視。現(xiàn)有的量子網(wǎng)絡(luò)通信距離較為有限，由于量子不可克隆定理，量子信道無法直接通過傳統(tǒng)的放大恢復(fù)來實現(xiàn)在線中繼，因此必須通過量子中繼器的概念來完成，采用基于量子糾纏轉(zhuǎn)移的中繼概念來解決長距離遠(yuǎn)程量子通信問題，量子中繼器作為遠(yuǎn)距離量子通信的核心設(shè)備，是量子通信領(lǐng)域的研究熱點。近年，關(guān)于量子中繼器的理論研究取得重大突破。2014年，吳華等[5]評述了利用量子存儲器在理論上可以實現(xiàn)很遠(yuǎn)兩個站點間建立共享糾纏，有著量子中繼器的量子通信系統(tǒng)沒有距離上的限制。2016年，李嬌等提出了基于身份認(rèn)證的安全量子中繼器網(wǎng)格編碼方案，利用一次一密的方式實現(xiàn)節(jié)點之間的身份認(rèn)證和信道安全，最終實現(xiàn)源節(jié)點和目的節(jié)點之間共享糾纏態(tài)，利用通信雙方共享的糾纏。