[發(fā)明專利]一種基于七比特量子信道的三方通信方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811096231.1
• 申請(qǐng)日: 2018-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108988956B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳娜娜;姜敏;方盛暉;李青;孫兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/70
• 分類號(hào): H04B10/70
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

1.一種基于七比特量子信道的三方通信方法，通信方為Alice、Bob、Charlie，控制方為Duke，用于三方混合通信，其特征在于：Alice隱形傳輸給Bob的未知量子態(tài)形式為：Bob幫助Charlie遠(yuǎn)程制備已知的量子態(tài)形式：|μ＝γ|0+δe^iθ|1，Charlie希望將兩比特編碼信息傳送給Alice，以上需求都在Duke控制下進(jìn)行；

七比特量子糾纏信道為：

其中，Alice擁有粒子1和粒子6和未知量子態(tài)粒子A；Bob擁有粒子2和粒子3，Charlie擁有粒子4和粒子5，Duke擁有粒子7；

所述通信方法包括以下步驟：

(a)進(jìn)行信道調(diào)制：Bob首先引入輔助粒子r，其初始態(tài)為|0，然后對(duì)粒子對(duì)(3,r)執(zhí)行CNOT操作，其中粒子3作為控制粒子，粒子r作為目標(biāo)粒子，使輔助粒子r和與式(1)中的粒子糾纏在一起，整個(gè)系統(tǒng)的量子信道成為：

(b)Alice利用Bell基對(duì)其擁有的兩個(gè)粒子1和A進(jìn)行Bell測(cè)量；

Bob首先利用測(cè)量基{|μ_h；h∈{0,1}}對(duì)其擁有的粒子3進(jìn)行單比特投影測(cè)量，當(dāng)Bob完成對(duì)粒子3的測(cè)量之后，將測(cè)量結(jié)果通過(guò)經(jīng)典信息發(fā)送給Charlie；

Bob根據(jù)對(duì)粒子3的測(cè)量結(jié)果，結(jié)合擁有的虛部信息θ重新構(gòu)造一組測(cè)量輔助粒子r的測(cè)量基

Charlie對(duì)她擁有的粒子5施行四種可能的幺正變換：

通過(guò)幺正變換，當(dāng)量子信道是|φ⁺，該信道相應(yīng)地變?yōu)橄铝兴膫€(gè)正交態(tài)中的一個(gè)：

上述幺正操作實(shí)際上是對(duì)兩個(gè)比特的經(jīng)典信息(00，01，10，1l)進(jìn)行了編碼，整個(gè)量子系統(tǒng)可以寫(xiě)成：

式中U_i中的i為1、2、3或4；

接著，Charlie將她的粒子5發(fā)送給Alice，Alice對(duì)粒子5和她所擁有的粒子6實(shí)施Bell測(cè)量；與此同時(shí)，第四方Duke利用測(cè)量基{|χ_w；w∈{0,1}}：對(duì)控制粒子7實(shí)施單比特測(cè)量；

依據(jù)上述{|μ_h；h∈{0,1}}，{|χ_w；w∈{0,1}}測(cè)量基，整個(gè)系統(tǒng)的量子態(tài)寫(xiě)成：

測(cè)量完成后，如果第四方Duke同意Alice、Bob和Charlie之間的量子信息交流，則將粒子7的測(cè)量結(jié)果公開(kāi)；同時(shí)，Alice將對(duì)粒子1和A的測(cè)量結(jié)果通過(guò)經(jīng)典信息發(fā)送給Bob；Bob將對(duì)粒子3和r的測(cè)量結(jié)果分別通過(guò)經(jīng)典信息發(fā)送給Charlie；Charlie經(jīng)過(guò)編碼操作后將她的粒子5發(fā)送給Alice；

(c)進(jìn)行信息恢復(fù)操作和解碼，

在第四方Duke的控制下，Bob根據(jù)Alice的測(cè)量結(jié)果,對(duì)粒子2執(zhí)行合適的幺正操作獲得未知量子態(tài)Charlie根據(jù)Bob的測(cè)量結(jié)果,對(duì)粒子4執(zhí)行合適的幺正操作獲得待制備量子態(tài)|μ＝γ|0+δe^iθ|1，同時(shí)，Alice根據(jù)自己對(duì)粒子對(duì)(5，6)的測(cè)量結(jié)果可以確認(rèn)Charlie所做的幺正變換，于是他可以獲得Charlie發(fā)送給他的2個(gè)比特的經(jīng)典信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于七比特量子信道的三方通信方法，其特征在于：步驟(a)中，所述CNOT操作的作用是，如果控制量子比特為|1＞,目標(biāo)量子比特將翻轉(zhuǎn)，用矩陣表達(dá)為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于七比特量子信道的三方通信方法，其特征在于：步驟(b)中，

當(dāng)Bob對(duì)粒子3的測(cè)量結(jié)果是|μ_h＝|μ₀時(shí)，

當(dāng)Bob對(duì)粒子3的測(cè)量結(jié)果是|μ_h〉＝|μ₁時(shí)，