[發明專利]基于量子傅里葉變換的量子隱形傳態方法及其系統

有效

• 申請號: 201910066495.0
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109951235B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 曹正文;張宸昊;賀晨;欒慧煦;蘇劍穎
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于量子隱形傳態技術領域，公開了一種基于量子傅里葉變換的多量子系統的量子隱形傳態方法；所述基于量子傅里葉變換的量子隱形傳態方法使用共有n₀個狀態的量子通道傳送一共有n個狀態的任意態；利用量子態的量子傅立葉變換找到發送方的投影基，根據量子力學原理計算出接收方操作的幺正變換。本發明的方法給出可以運用到多量子比特系統中的運算通式，與其他協議相比，該協議中可以很方便的找到發送方的基的通式表達形式，接受方的幺正變換更容易獲得，因此更加容易進行傳輸。

技術領域

本發明屬于量子隱形傳態技術領域，尤其涉及一種基于量子傅里葉變換的多量子系統的量子隱形傳態方法。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：量子隱形傳態是一種傳遞量子狀態的重要通信方式，是可擴展量子網絡和分布式量子計算的基礎。在量子隱形傳態中，遙遠兩地的通信雙方首先分享一對糾纏粒子，其中一方將待傳輸量子態的粒子(一般來說與糾纏粒子無關聯)和自己手里的糾纏粒子進行測量基測量，然后將測量的結果告知對方，對方則根據得到的信息進行相應的幺正操作，即可在接收方處還原出本發明想要傳輸的量子狀態。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

(1)在測量基的選擇中，本發明只能通過拼湊或者觀察的方法來進行測量基的選擇，而對于有些多量子系統中，本發明不能通過簡單的拼湊來選取測量基，而若找不到測量基，本發明就不能進行量子隱形傳態。

解決上述技術問題的難度和意義：本發明可以通過如下的基于量子傅里葉變換的方法來很簡單的找到本發明所需要的測量基，簡化了本發明在量子隱形傳態中找尋測量基的工作，從而可以很方便的進行量子隱形傳態。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于量子傅里葉變換的量子隱形傳態方法、多量子系統。

本發明是這樣實現的，一種基于量子傅里葉變換的量子隱形傳態方法，所述基于量子傅里葉變換的量子隱形傳態方法使用共有n₀個狀態的量子通道傳送一共有n個狀態的任意態；利用量子態的量子傅里葉變換找到發送方的投影測量基，最后發送方通過信道將量子態測量的結果告知接收方，接收方通過結果根據量子力學原理進行幺正變換，將傳輸狀態還原。

進一步，所述基于量子傅里葉變換的量子隱形傳態方法具體包括：

步驟一：Alice制備有n個狀態的W態，另外他還和Bob共享由n₀個狀態的量子信道，其中量子信道狀態表示如下：

其中下標A代表屬于A的量子比特，下標B代表屬于B的量子比特，且其中屬于A的量子比特都相互正交；與A制備的任意態：

|W＞＝w₀|w₀＞+w₁|w₁＞+........+w_n-1|w_n-1＞；

其中|w_i＞都相互正交；

組成的復合系統為：

步驟二：將屬于Bob的量子比特狀態和屬于Alice的量子比特狀態寫成一個矩陣，矩陣如下：

其中矩陣的每一列都按順序表示為與量子比特|n_i＞_B的系統狀態組合，復合系統如下：

之后對上面矩陣中的所有i≥n的列來分別作為QFT的一組基，那么得到以下形式：