[發明專利]一種基于七比特量子信道的三方通信方法

有效

• 申請號: 201811096231.1
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN108988956B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 吳娜娜;姜敏;方盛暉;李青;孫兵
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

本發明公開了一種基于七比特量子信道的三方通信方法，在第四方Duke控制下，Alice為Bob隱形傳送單比特量子態，Bob為Charlie遠程制備單比特量子態，Charlie通過量子編碼技術，將經典信息發送給Alice。三方傳送的信息形式包括已知量子態、未知量子態以及經典信息等三種。本發明采用的七比特量子信道可以同時完成量子態隱形傳輸、遠程量子態制備和量子密集編碼，從而有效地提高了信道利用率。

技術領域

本發明涉及一種基于量子信道的通信方法，具體涉及一種基于七比特量子態的三方通信方法。

背景技術

量子通信是量子信息學中重要的研究領域。量子通信理論是1993年由美國IBM的研究人員提出的。在量子通信中，除了需要傳統的經典信道外，更為主要的還需要建立通信各方之間的量子信道。所謂量子信道實際上就是通信各方之間的量子糾纏。量子糾纏是一種有用的信息“資源”，在量子通信和量子計算中都起著關鍵作用。量子糾纏現象在通訊中的應用使量子信息學已經發展成為內容豐富的新學科。

量子隱形傳輸是量子信息理論的重要組成部分。目前世界上已有許多實驗機構成功地進行了隱形傳輸的實驗。

量子密集編碼是量子信息學的另一個重要分支。1992年，在文獻C.H.Bennett，S.J.Wiesner，Communication via one And two particle operators on Einstein—Podolsky-Rosen states，Phys Rev.Lett.，1992，69(20)：2881—2884中，基于量子糾纏態的非定域空間特性，提出了用一個光子傳遞兩比特信息的量子方法一一量子密集編碼。量子密集編碼利用量子信道可以加速經典信息的傳輸，而且具有保密性強的優點。在文獻HaoJ C,Li C F,Guo G C.Controlled dense coding using the Greenberger-Horne-Zeilinger state.Physical Review A,63(63)(2001)中提出了控制量子稠密編碼，該方案通過控制量子糾纏度來控制傳輸的信息量。目前，量子密集編碼己經由原來的兩方之間通信推廣到多方之間；由發送者Hilbert空間為二維情形推廣到任意維情形。

考慮到如果通信方式是雙向的可以傳遞更多的信息，信道利用率自然更高，因此有學者提出了雙向量子隱形傳態，通信雙方可以同時隱形傳輸量子信息。文獻Choudhury BS,Dhara A.A bidirectional teleportation protocol for arbitrary two-qubitstate under the supervision of a third party.Int.J.Theor.Phys.55(4)(2016)2275-2285.中公開了在控制方同意的情況下雙方才可以進行量子態隱形傳輸的方案，提高了安全性。文獻Wang X Y,Mo Z W.Bidirectional Controlled Joint Remote StatePreparation via a Seven-Qubit Entangled State[J].International Journal ofTheoretical Physics,2017,56(4):1-7.證明了利用七粒子糾纏態可以實現不對稱雙向控制的確定性的遠程態制備，也就是說，在控制方Charlie的幫助下，Alice可以遠程地為Bob制備任意單粒子量子態，同時Bob可以為Alice遠程制備任意雙粒子量子態。文獻Wu H,ZhaX W,Yang Y Q.Controlled Bidirectional Hybrid of Remote State Preparation andQuantum Teleportation via Seven-Qubit Entangled State[J].InternationalJournal of Theoretical Physics,2018,57(1):28-35.提出了一種在控制方的幫助下，利用七比特糾纏態實現聯合遠程態制備的同時實現受控量子隱形傳態。即，在控制方的幫助下，Alice希望將一個任意的單量子態傳送到Bob，而同時Bob希望為Alice遠程制備已知的量子態。