[發明專利]面向容錯盲量子計算的量子糾錯碼制備方法

在審

• 申請號: 201910657187.5
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110380824A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 李瓊;趙強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L9/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高倩

一種面向容錯盲量子計算的量子糾錯碼制備方法，降低了Alice制備糾錯碼對量子依賴，屬于量子計算技術領域。本發明包括：S1、Alice通過量子信道發射N個隨機的弱相干光脈沖及已知量子態的輔助脈沖序列給Bob；S2、Bob根據遠程盲制備量子比特協議，利用隨機的弱相干光脈沖制備出Alice要求的未知態，并和已知輔助脈沖中的量子態進行糾纏，創造出二維平面內的多粒子糾纏圖態，即brickwork state；S3、Alice通過測量角度引導Bob對圖態brickwork state進行基于測量的量子計算，制備出所需的量子糾錯碼。Alice不需要量子內存和量子計算，也不需Alice進行制備，大大降低了Alice針對量子方面的開銷，使Alice更加接近經典的用戶。

技術領域

本發明涉及一種量子糾錯編碼，特別涉及一種面向容錯盲量子計算的量子糾錯碼的制備協議，屬于量子計算技術領域。

背景技術

量子糾錯的作用是糾正通用盲量子計算(Universal Blind QuantumComputation,UBQC)中出錯的量子比特(Qubit)。量子糾錯是UBQC協議中最受關注的環節。

量子糾錯是有Shor和Steane所獨立發現的。之后他們和Calderbank采用經典糾錯思想來發展CSS(Calerbank-Shor-Steane)碼。后來Gottesman發明了穩定子體系，可以用來描述絕大部分的糾錯碼，通常稱為穩定子碼。7-qubit Steane碼既是穩定子碼也是CSS碼，不僅編碼簡單而且錯誤診斷容易，是一種常用的糾錯碼。該碼是用7個量子比特來編碼1個量子比特，能糾正模塊中的任意一個相位和比特錯誤，通常稱為[[7,1,3]]。

在容錯的盲量子計算中，利用編碼線路來制備量子糾錯碼。這些編碼后的量子比特也稱為編碼邏輯量子比特(encoded logical qubits)，例如|0＞_L,|1＞_L。它們被用來替換原UBQC中所需的量子比特。Broadbent，Fitsimons和Kashefi在2009年提出關于認證的容錯盲量子計算協議。該協議把容錯線路轉化到基于測量的量子計算(Measurement-BasedQuantum Computation，MBQC)中進行容錯量子計算。但該協議需要客戶Alice制備大量的單光子，這將加重Alice的計算負擔。尤其在長距離通信中，信道損耗非常嚴重，導致服務器Bob接收到單光子的效率非常低，Alice必須頻繁發送單光子才能保證Bob能接收到。

Chien等于2015年提出了兩種容錯的盲量子計算協議。第一個協議是Alice制備編碼邏輯qubits，服務器利用這些編碼邏輯qubits構建brickwork states，進行容錯量子計算。第二個協議是基于隱形傳態實現編碼邏輯qubits的制備，然后用這些編碼qubits執行容錯量子計算。這兩個容錯協議能幫助在傳輸的過程中實現量子糾錯的計算，從而降低qubit的出錯的概率。但這兩個協議都要求Alice具有量子計算和量子內存的能力。

Dunjko等于2012年提出一種遠程的盲制備量子比特(Remote Blind qubit StatePreparation,RBSP)協議。該協議只要求Alice發送弱相干光脈沖給Bob，Bob利用基于測量的量子計算制備所需的qubits。該協議雖然降低了Alice對量子的依賴，但并不能制備出用于容錯量子計算的編碼邏輯qubits。

發明內容

針對現有技術中如何降低Alice制備糾錯碼對量子依賴的問題，本發明提供一種面向容錯盲量子計算的量子糾錯碼制備方法。

本發明的一種面向容錯盲量子計算的量子糾錯碼制備方法，所述方法包括：

S1、Alice通過量子信道發射N個隨機的弱相干光脈沖及已知量子態的輔助脈沖序列給Bob；