[發明專利]基于穩定子量子糾錯碼的小型量子網絡路由方法及系統

有效

• 申請號: 201811624728.6
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109462548B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 王淑梅;李嘉鑫;徐鵬翱;馬鴻洋
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: H04L12/721
• 分類號: H04L12/721;H04L9/08;H04L1/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊哲

本發明公開了一種基于穩定子量子糾錯碼的小型量子網絡路由方法及系統，該方法包括：建立量子網絡的量子網絡模型；所述量子網絡模型包括源量子節點和若干目的量子節點；源量子節點從發送序列中隨機選擇校驗位，發送序列編碼進行通訊初始化；源量子節點生成穩定字碼生成元以及校驗矩陣，發送全部量子比特序列，目的量子節點確認接收量子比特序列，源量子節點與目的量子節點間進行量子網絡路由節點通訊；目的量子節點返回數據確認包ACK至源量子節點，源量子節點發送校驗比特序列至目的量子節點，進行經典網絡通訊輔助糾錯；目的量子節點使用校驗矩陣判斷傳輸錯誤，使用翻轉門糾正錯誤量子位，反向編碼獲得正確比特數據。

技術領域

本公開屬于量子網絡路由通信的技術領域，涉及一種基于穩定子量子糾錯碼的小型量子網絡路由方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

在傳統網絡模型中，網絡協議是保證通訊信息正常、準確傳遞的重要保證。對于傳統信道路由通訊，經典的協議有RIP(路由信息)協議、OSPF(開放式最短路徑優先)協議等。隨著量子信息技術的發展，量子網絡是未來互聯網的一個重要的發展方向。由于量子物理機制上的優勢，量子隱形傳態的可保證通訊的高度安全。對于如何進行可靠的量子網絡通訊，目前國內外已經有了較多的相關研究成果。

在實際量子信道通訊過程中，信道噪聲是不可避免的。信道噪聲會直接影響到量子比特的傳輸結果，降低傳輸正確率。另外竊聽者Eve的存在也可能會影響量子比特的傳輸結果。因此，如何糾正比特傳輸誤碼是一個必須要解決的問題。已有的量子糾錯技術如CSS量子糾錯碼，以經典糾錯碼為基礎，缺點在于無法從一步測量中同時修正X翻轉(比特翻轉)、Z翻轉(相位翻轉)和Y翻轉(比特相位翻轉)三種錯誤，需要多次測量，因此譯碼效率相對較低。

實現量子比特信息在小型量子網絡路由器之間的準確傳輸，關鍵需要解決以下技術問題：

第一，如何編碼使得任意一個量子態信息生成n位量子態編碼進行傳輸。

第二，如何使用經典網絡通道來協助判斷誤碼率，實現高質量的量子通訊。

第三，如何獲得誤碼在比特序列中的位置。

第四，如何準確糾錯。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本公開的一個或多個實施例提供了一種基于穩定子量子糾錯碼的小型量子網絡路由方法及系統，選擇有著更高譯碼效率、適用范圍更普遍的量子糾錯碼—穩定子量子糾錯碼，有效提高譯碼效率。

根據本公開的一個或多個實施例的一個方面，提供一種基于穩定子量子糾錯碼的小型量子網絡路由方法。

一種基于穩定子量子糾錯碼的小型量子路由方法，該方法包括：

建立量子網絡的量子網絡模型；所述量子網絡模型包括源量子節點和若干目的量子節點；

源量子節點從發送序列中隨機選擇校驗位，發送序列編碼進行通訊初始化；

源量子節點生成穩定字碼生成元以及校驗矩陣，發送全部量子比特序列，目的量子節點確認接收量子比特序列，源量子節點與目的量子節點間進行量子網絡路由節點通訊；

目的量子節點返回數據確認包ACK至源量子節點，源量子節點發送校驗比特序列至目的量子節點，進行經典網絡通訊輔助糾錯；

目的量子節點使用校驗矩陣判斷傳輸錯誤，使用翻轉門糾正錯誤量子位，反向編碼獲得正確比特數據。

進一步地，在該方法中，所述量子網絡模型各個節點間同時存在量子信道與經典信道，量子信道依靠量子糾纏態傳遞信息，基于穩定子量子糾錯碼，經典網絡信道的通訊依靠經典路由信息協議，基于距離矢量算法的RIP協議，量子信道與經典信道共同完成量子比特傳輸。