[發明專利]基于非最大糾纏信道N方控制的聯合循環遠程態制備方法

有效

• 申請號: 202010413770.4
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111555876B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 張佳慧;鎖珍;姜敏;陳虹;劉芹;許智航
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 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: 郭磊

本發明基于非最大糾纏信道N方控制的聯合循環遠程態制備的方法：在N個控制方D₁，D₂…D_n的控制下，Alice，Bob，Charlie兩兩聯合進行循環制備各自所需的目標態；整個方案由Alice，Bob，Charlie，N個控制方及非最大糾纏信道組成。其中，Alice，Bob和Charlie既是發送者同時又是接收者，在N個控制方的監控下，利用非最大糾纏態作為信道，Alice和Bob為Charlie聯合制備目標態，Alice和Charlie為Bob聯合制備目標態，Bob和Charlie為Alice聯合制備目標態。本發明的優勢：只有當控制方全部同意，目標信息才可能傳遞，與單個控制方相比，N個控制方的引入，有效的提升了方案的安全性，利用非最大糾纏態作為信道，降低了對信道使用的性能要求。

技術領域

本發明涉及量子態制備領域，具體涉及一種基于非最大糾纏信道N方控制的聯合循環遠程態制備的方法。

背景技術

量子通信是量子信息學中一個重要的研究領域。量子通信傳遞信息的單元是量子態，在通信的過程中，除了需要傳統的經典信道外，更主要的還需建立通信各方之間的量子信道，即通信各方之間的量子糾纏。量子糾纏在量子通信和量子計算中起著舉足輕重的作用，它在經典信息理論中不斷的創造奇跡，如量子密集編碼、量子隱形傳態、絕對安全的量子密碼等。

量子遠程態制備(remote state preparation)被認為量子通信的重要組成部分。自H.K.Lo提出量子遠程制備協議以來，一直備受各界的關注。量子遠程態制備最初是一種利用預先分享的量子糾纏資源和一些經典通訊來傳遞純量子態的方案。RSP在發送方和接收方之間傳輸一個已知的量子態，Bob通過執行幺正操作來獲取并恢復目標態。到目前為止，隨著大量的相關協議被提出，量子遠程態制備也獲得了更加深入的發展。在RSP中，只有一個發送方和接收方，發送方能夠得到待制備態的全部信息，這樣就會出現信息泄露。為提高量子態制備的安全性，量子聯合遠程態制備(Joint Remote State Preparation)被提出。

在JRSP中，兩個或兩個以上發送方共享待制備態，每個發送方僅擁有部分信息，接收者沒有關于狀態的信息。當所有的發送方合作時，接收方可通過對他手中的粒子進行某種操作恢復目標態。例如2007年，夏燕等人首先實現了多方合作制備已知量子態的JRSP方案。此后，很多種類的JRSP方案研究也相繼被提出，如，單粒子態、Bell態、三粒子GHZ態、四粒子W態等的聯合遠程態制備。目前的聯合態制備基本都是在最大糾纏信道場景下進行的，實際上，最大糾纏信道易受到環境的干擾，變為非最大糾纏信道。理想環境下的最大糾纏信道不具有一般性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于非最大糾纏信道N方控制的聯合循環遠程態制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于非最大糾纏信道N方控制的聯合循環遠程態制備的方法。包括：Alice，Bob，Charlie兩兩聯合進行循環制備各自所需的目標態；整個方案由Alice，Bob，Charlie，N個控制方及非最大糾纏信道組成。其中，Alice，Bob和Charlie既是發送者同時又是接收者，在N個控制方的監控下，利用非最大糾纏態作為信道，Alice和Bob為Charlie聯合制備目標態，Alice和Charlie為Bob聯合制備目標態，Bob和Charlie為Alice聯合制備目標態；包括以下步驟：

步驟1：七比特量子糾纏信道，具體如下：

對粒子7執行H變換，同時引入N-1個粒子，信道變為如下形式：

對中的粒子執行CNOT操作，整個信道合并為：