[发明专利]基于量子纠缠传态的脊髓损伤神经信号中继系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于人体神经信号传送技术领域，具体地说，是一种利用量子纠缠传态实现人体神经信号中继的方法。

背景技术

交通事故、运动创伤、机械撞击、高空跌落等原因可能导致人体脊髓损伤。由于脊髓损伤将会中断人体神经信号的传输通道，造成人体大多高位截瘫，丧失肢体感觉和生活自理能力，大小便失禁，终生肢体残疾，给患者本人、家庭和社会带来了巨大的精神痛苦和经济负担。

神经再生是一种治愈脊髓损伤患者的热点研究方法，目前医学领域主要通过药物治疗、外科手术和神经移植三种途径解决神经再生问题。但是，由于神经传导和结构的复杂性，神经再生的研究尚未取得突破性进展。脊髓损伤后，患者肢体功能的恢复问题仍然是世界医学难题，目前还没有有效的医治措施。据不完全统计，目前全世界大约有380万脊髓损伤患者，并且每年新增30万人左右。由于迄今尚无有效的医治方法和途径，患者不得不终生与轮椅为伴。

在我国，目前脊髓损伤患者约120余万，每年以大约6万例的速度增加；美国有近60万截瘫患者，每年新增加1万人。近年来，汽车数量剧增，各种交通事故频发，增加了脊髓损伤患者的数量。据美国《科学》杂志一篇期刊统计，美国每年在脊髓损伤患者的治疗和康复方面花费约50亿美元，全世界每年花费3000亿美元用于人体脊髓损伤患者的康复，因此研究一种高效、安全、彻底的脊髓损伤修复方法是迫在眉睫的。而从利用量子纠缠传态实现患者神经信号中继的角度，提出一种基于量子纠缠传态的人体脊髓损伤神经信号中继方法，可使神经信号传输通道重新建立、肢体功能得到恢复，为脊髓损伤患者带来康复的希望。

发明内容

本发明的目的在于针对人体脊髓损伤的病例的现状，从重建脊髓损伤患者神经信号传输通道角度，提出一种基于量子纠缠传态的脊髓损伤神经信号中继系统及方法，以高效、安全、彻底的修复脊髓损伤患者的神经信号，恢复脊髓损伤患者的肢体功能。

本发明的技术方案是这样是实现的：

一.量子纠缠传态原理

量子纠缠传态是利用Einstein，Podolsky，Rosen提出的连续变量纠缠态EPR原理中的纠缠粒子对远程关联的特性，实现未知量子态的远程传输，其方法如图1所示。图1中，矩形方框表示EPR纠缠源，它能够产生纠缠粒子对，图1中的2和3就是由该纠缠源产生的纠缠粒子对。假设信息发送者Alice，要将未知量子态发送给远方的信息接收者Bob，其传输过程如：

第一步：Alice准备一个处于量子态的粒子，该粒子记为1，则1粒子的量子态|φ>₁为：

其中，H表示粒子的自旋方向为水平，V表示粒子的自旋方向为垂直，α|H>₁表示1粒子的自旋方向以概率α处于水平状态，β|V>₁表示1粒子的自旋方向以概率β处于垂直状态。

第二步：EPR纠缠源制备出由粒子2和3组成的纠缠粒子对，将粒子2发送给Alice，粒子3发送给Bob。由于粒子2和3处于纠缠状态，所以源纠缠对2、3的量子态|φ⁺>₂₃表示为：

第三步：Alice对粒子1和2进行测量，并将测量结果通过经典信道发送给Bob；

第四步：Bob在接收到Alice通过经典信道发送来的信息之后，对粒子3实施幺正变换，获得Alice发送的未知量子态该过程可通过1、2、3粒子的量子态|ψ>₁₂₃表示如下：