[发明专利]一种基于无纠缠克隆的通用量子网络编码方法

权利要求书

1.一种基于无纠缠克隆的通用量子网络编码方法，其特征在于：它基于图论，提供了一般图模型上经典信息编码协议转换至度不大于3的D3图模型上简单协议的通用方案，将不同类型的度大于3的节点即一对多、多对一、多对多转换为度不大于3的节点组合，实现基于一般图模型的量子网络编码方法；

该方法具体步骤如下：

步骤1：定义基本类型的节点，包括源节点、叉节点、传输节点、聚节点以及汇节点5种类型，如表1所示：

表1节点类型表

步骤2：定义量子网络编码协议简化条件；具体包括如下内容：

（2.1）在源节点上，输入被无改变地送至输出边；

（2.2）在叉节点上，输入值被复制后发送至两输出边；

（2.3）在传输节点上，运算为常数；

（2.4）在聚节点上，操作为简单的相加；

（2.5）在汇节点上，直接接受输入值，不进行任何操作；

步骤3：采用由一般图到D₃图的转化方案,得到基于D₃图的新图；具体包括如下内容：

（3.1）如果源节点有m≥2个输入，则加入m个父节点成为m个新的源节点，满足每个源节点均只有一个输入；

（3.2）如果汇节点有m≥2个输入，只需加入m个子节点成为m个新的汇节点，这样，新的源节点和汇节点满足上述条件(2.1)和(2.5)；

（3.3）对于度大于3的叉节点和聚节点，通过分解方案转化为主要结构单元，得到等价的D₃图；

步骤4：进一步简化协议，将系数部分的算法统一为加入传输节点；

步骤5：根据图中节点度数决定其整体顺序v₁,v₂,...,v_r，其中，r为所有节点的个数；

步骤6：对于图中每个节点执行操作，具体操作如下：

（6.1）如果节点v_i是源节点，则令α(v_i)=1，并且对该节点进行TTR操作，得到结果x₁x₂∈Σ₄并且将χ(x₁x₂)输出至子节点；

（6.2）如果节点v_i是聚节点，则令α(v_i)=(1/9)α(v₁)α(v₂)，此处v₁与v₂分别为其父节点，对两个父节点进行TTR测量，得到结果x₁x₂∈Σ₄，y₁y₂∈Σ₄，并且将χ(x₁x₂+y₁y₂)输出至子节点；对于聚节点，若其两个父节点的两个量子态分别为ρx=αχ(x1x2)+(1-α2)I,]]>ρy=βχ(y1y2)+(1-β2)I,]]>则由EFC协议计算知，聚节点的输出为19αβx(x1x2+y1y2)+(1-αβ9)I.]]>

（6.3）如果节点v_i是传输节点，g为节点处选择TTR算子的操作，则执行操作，具体操作如下：

（6.3.1）如果g是常函数，即g(○)=x₁x₂∈Σ₄，则令α(v_i)=1，直接发送χ(x₁x₂)输出至子节点；

（6.3.2）如果g是1-1映射，则令α(v_i)=α(v₁)/3，此处v₁为其父节点，对父节点进行TTR测量得到结果x₁x₂∈Σ₄并且将χ(g(x₁x₂))输出至子节点；

（6.3.3）如果g是2-1映射，对源量子态进行TTR测量，得到x₁x₂∈Σ₄，将χ(g(x₁x₂))以概率发送至子节点，将χ(y₁y₂)和χ(z₁z₂)以概率发送至子节点，其中{y₁y₂,z₁z₂}=Σ₄/Range(g)，同时令

（6.4）如果节点v_i是叉节点，则令α(v_i)=(1/9)α(v₁)，此处v₁为其父节点，使用将输出输送至子节点；

（6.5）如果节点v_i是汇节点，则直接接收。

2.根据权利要求1所述的一种基于无纠缠克隆的通用量子网络编码方法，其特征在于：步骤（3.3）中所述的分解方案，具体包括如下内容：

（3.3.1）一对多方案

考虑入度为1、出度为n(≥3)的节点，将其在出度上转换为度不大于3的节点组合，使用多层次的二叉树结构，以达到转化为D3图的目的；

（3.3.2）多对一方案

考虑入度为n(≥3)、出度为1的节点，将其在入度上转化为度不大于3的节点组合，使用多层次的二叉树结构，以达到转化为D₃图的目的；

（3.3.3）多对多方案

考虑入度为n(≥3)、出度为m(≥2)的节点，结合一对多节点及多对一节点的转化方案，使用得到不同情形下的两种子方案：

a.若节点运算为简单异或，无系数叠加时即系数只取1，将多对多的情形转化成多对一节点或者一对多节点的组合，首先使用多对一或者一对多的方案对每个输入单独处理，然后对多次使用的信息进行复制，最后得到不同的输出；

b.若节点运算为简单异或，有系数叠加时即系数取0或1，首先对多次使用的信息进行复制，然后使用多对一的方案对每个输出单独处理，最后得到不同的输出。