[發明專利]基于非最大糾纏Bell態制備GHZ態的優化方法

有效

• 申請號: 202010087053.7
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111314068B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 錢盈家;姜敏;楊甬;陳虹;張佳慧;劉芹
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 趙艷芳

本發明公開了一種基于非最大糾纏Bell態制備GHZ態的優化方法。該方法中Alice和Bob共享一個非最大糾纏Bell信道，Alice根據待制備GHZ態的形式給Bob制備一個n比特的GHZ態，Alice通過引入輔助粒子并執行CNOT操作后分別進行幅度測量和相位測量，Bob根據測量結果執行相應的操作恢復目標等價態，Bob引入(n?1)個輔助粒子并執行CNOT操作獲得目標等價態。本發明的有益效果：1、發送方和接收方之間僅用一個非最大糾纏Bell信道完成了目標GHZ態的制備，不僅提高了制備效率，也大大減少了資源的消耗。2、本發明采用的所有測量方式為單比特測量，極大地減少了具體操作難度。3、本發明可以針對非最大糾纏Bell信道，使制備任意比特的GHZ態更一般化。

技術領域

本發明涉及量子通訊領域，具體涉及一種基于非最大糾纏Bell態制備GHZ態的優化方法。

背景技術

量子通信是量子信息學的一個重要分支，是量子信息中研究較早的領域。量子通信是以量子態作為信息單元來實現信息的有效傳送。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。量子糾纏在通信中的應用，創造出了用量子信道傳送經典比特的“量子密集編碼”、用經典輔助的辦法傳送量子態的“量子隱形傳態”以及信息保密傳送所需的“絕對安全的量子密碼”等經典信息理論不可思議的奇跡[1]。

量子糾纏態是在量子力學多粒子體系或者多自由度體系中最普遍存在、但又是很特殊的一種量子態。它是量子力學的其妙特性之一，即對一個子系統的測量結果無法獨立于對其他子系統的測量參數。1935年Einstein、Podolsky、Rosen發表了一篇簡短而又很重要的文章[2]首先涉及到了糾纏態，后來被稱為EPR佯謬。同年Schrodinger在他的的著名文章[3]中定義了糾纏態概念。糾纏態的提出促使了人們對正統量子力學更深刻的探討，與糾纏態相關的理論和誓言是近幾十年來量子力學進展的主要方向。糾纏態對人們認識量子力學的基本概念起著重要的作用。但它的功能不僅如此，隨著量子信息科學這一新興領域的蓬勃發展，量子糾纏態逐漸登上了量子信息領域的舞臺并確立了其優勢地位。量子糾纏態作為量子通信和量子計算的載體，廣泛的被用于量子隱形傳態、量子秘鑰分發、量子密集編碼、量子計算等領域。

量子態遠程制備(remote state preparation)是在經典信息和糾纏態的基礎上成功地實現傳送一個已知的量子態。RSP用于在發送方Alice和接收方Bob之間傳輸一個已知狀態。Bob通過執行適當的單一操作來獲得目標狀態。2000年，Lo[4]，Pati[5]和Bennett[6]等人提出了遠程制備已知量子態的方案。隱形傳輸方案和遠程制備方案有很多相似之處，但是前者所要傳輸的量子態的信息是未知的，這與后者是完全不同的。遠程態制備方案中，先決條件是發送方知道所要傳輸的量子態的信息，所以又被稱為“對已知態的量子隱形傳輸”。遠程態制備的基本思想：首先發送者Alice和接受者Bob分享糾纏資源，Alice再進行一些經典信息和局域操作，以達到傳輸一個她完全已知但Bob未知的量子態。七比特量子信道也常被用于量子傳送。例如，楊等人提出了一種基于受控隱形傳態的改進量子代理盲簽名方案[7]。李敏提出了一種改進的量子隱形傳態方案，該方案用于具有七量子位量子信道的一個五量子位未知狀態[8]。遠程態制備是一個新興的課題，一開始引起了各國學者的重視，如今在理論和實驗上都取得了很大的進展。理論上，許多方案被提出。到目前為止，由于量子比特資源的消耗較低，RSP已經獲得了越來越多的興趣。已經提出了各種RSP協議，例如確定性RSP[9]，聯合RSP(JRSP)[10,11]，受控RSP(CRSP)[12]-[17]，遺忘RSP[18]，低糾纏RSP[19]和連續變量RSP[20]。