[發明專利]基于GHZ態和Bell態的長距離遠程量子態制備方法

有效

• 申請號: 202011074603.8
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112217576B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 許智航;江聰;姜敏;丁祎;龔仁智;陳虹;趙文浩
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;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: 吳竹慧

本發明公開了一種基于GHZ態和Bell態的長距離遠程量子態制備方法，包括以下步驟：構建量子糾纏信道資源；將每個方向的Bell鏈同時進行測量操作，并根據測量操作的結果對遠端節點進行相應的幺正操作，獲取遠端節點粒子的態分布；分別對兩個遠端節點處的粒子進行幅值測量和相位測量，并將測量結果告知其它遠端節點，其它遠端節點根據測量結果進行幺正操作得到目標態。其借助本地節點的GHZ信道和中間節點間的Bell鏈克服遠距離量子態制備中距離的限制，遠端節點最終形成了態制備所需的量子信道，從而實現對目標節點C_n的單粒子任意態制備。

技術領域

本發明涉及通信網絡及信息傳播技術領域，具體涉及一種基于GHZ態和Bell態的長距離遠程量子態制備方法。

背景技術

量子信息和通信在現代通信技術中發揮著至關重要的作用。量子信息學是經典信息論與量子力學的交叉學科，其研究領域主要包括量子計算與量子通信等。量子通信是利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型通訊方式，其傳遞的信息主體是量子信息或經典信息。量子通信的主要方案有量子隱形傳態、量子遠程態制備、量子密鑰共享等。

與量子隱形傳態相比，量子遠程態制備方案用于在發送方和接收方之間傳輸一種已知狀態。接收方通過執行適當的酉矩陣運算獲得目標狀態。到目前為止，由于量子遠程態制備資源的消耗低，已引起廣泛關注，并且已經提出了多種量子遠程態制備協議，例如確定性量子遠程態制備(DRSP)，聯合量子遠程態制備(JRSP)，受控量子遠程態制備(CRSP)和連續變量量子遠程態制備。一些量子遠程態制備方案已經實驗性實施。

糾纏交換是量子中繼器最重要的組成部分之一，它是量子通信的核心。對于光子量子通信，由于與環境耦合的退相干以及量子通道中光子的損耗增加，因此距離受到很大限制，這也導致量子信息保真度呈指數衰減，在長距離遠程量子通信情況下，多個遠端節點之間由于距離原因無法形成有效的糾纏信道。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于GHZ態和Bell態的長距離遠程量子態制備方法，其借助本地節點的GHZ信道和中間節點間的Bell鏈克服遠距離量子態制備中距離的限制，遠端節點最終形成了態制備所需的量子信道，從而實現對目標節點C_n的單粒子任意態制備。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于GHZ態和Bell態的長距離遠程量子態制備方法，包括以下步驟：

S1、構建量子糾纏信道資源，其中，所述量子糾纏信道資源包括多個共享最大糾纏GHZ 態的本地粒子A1、B1和C1，每個所述本地粒子位于一條Bell鏈的本地節點處,其中，An為 A1所在Bell鏈的遠端節點，Bn為B1所在Bell鏈的遠端節點，Cn為C1所在Bell鏈的遠端節點；

S2、將每個方向的Bell鏈同時進行測量操作，并根據測量操作的結果對遠端節點進行相應的幺正操作，獲取遠端節點粒子的態分布；

S3、分別對兩個遠端節點處的粒子進行幅值測量和相位測量，并將測量結果告知其它遠端節點，其它遠端節點根據測量結果進行幺正操作得到目標態。

作為優選的，所述S1包括：

本地節點A₁、B₁、C₁的粒子共享最大糾纏GHZ態，信道形式為：

令節點A_k與節點A_k+1共享Bell對節點A_k擁有粒子其中， k＝1...n-1,遠端節點A_n只擁有粒子則A方向的Bell鏈形式為：