[发明专利]一种量子纠缠验证系统及方法

权利要求书

1.一种量子纠缠验证系统，其特征在于，该系统包括：n个待测量子系统、n个测试装置和纠缠验证装置；其中，n为大于或等于2的整数；

所述n个待测量子系统与n个测试装置一一对应连接；

每个测试装置中包括：随机数生成器、制备器和联合测量器；

所述随机数生成器，用于产生一个随机数并发送给制备器；

所述制备器，用于根据所接收的随机数制备对应的量子态并发送给联合测量器；

所述联合测量器，用于对所接收的量子态以及对应的待测量子系统的量子态进行联合测量，并得到对应的测量结果；将所属测试装置制备的量子态和测量结果发送给纠缠验证装置；

所述纠缠验证装置，用于根据各个测试装置制备的各个量子态以及各个测量结果，得到所有测试装置的联合概率分布；根据所述联合概率分布设置一个多自由度参数，并对该多自由度参数进行优化，得到优化后的多自由度参数；根据所述联合概率分布和优化后的多自由度参数，计算得到所述n个待测量子系统的量子态的优化后的纠缠验证结果。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述纠缠验证装置还进一步包括：联合概率分布计算器、多自由度参数优化器和纠缠验证器；

所述联合概率分布计算器，用于根据各个测试装置制备的各个量子态以及各个测量结果，得到所有测试装置的联合概率分布；

所述多自由度参数优化器，用于根据所述联合概率分布设置一个多自由度参数，并对该多自由度参数进行优化，得到优化后的多自由度参数；

所述纠缠验证器，用于根据所述联合概率分布和优化后的多自由度参数，计算得到所述n个待测量子系统的量子态的优化后的纠缠验证结果。

3.一种量子纠缠验证方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

根据n个待测量子系统，分别对应设置n个测试装置；其中，n为大于或等于2的整数；

每一个测试装置均产生一个随机数；

每一个测试装置均根据自身所产生的随机数制备对应的量子态；

每一个测试装置均对其制备的量子态以及对应的待测量子系统的量子态进行联合测量，并得到对应的测量结果；

根据各个测试装置制备的各个量子态以及各个测量结果，得到所有测试装置的联合概率分布；

根据所述联合概率分布设置一个多自由度参数，并对该多自由度参数进行优化，得到优化后的多自由度参数；

根据所述联合概率分布和优化后的多自由度参数，计算得到所述n个待测量子系统的量子态的优化后的纠缠验证结果。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述联合概率分布设置一个多自由度参数包括：

选取一个量子态的纠缠验证W，所述W满足如下条件：

当测量分离态时，平均值为非负；当测量特定纠缠态时，平均值为负。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对该多自由度参数进行优化，得到优化后的多自由度参数包括：

获取多自由度参数的限制条件以及待优化的参数；

在限制条件下将优化问题转化为线性规划或者半正定规划问题；

解决该线性规划或者半正定规划问题从而得到优化后的多自由度参数。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据如下的公式计算得到优化后的纠缠验证结果：

其中，I为n个待测量子系统的量子态的优化后的纠缠验证结果，β为优化后的多自由度参数，P(c₁,…,c_n|γ₁,…,γ_n)为所有测试装置的联合概率分布，c₁,…,c_n分别为n个测试装置的测量结果；γ₁,…,γ_n分别为n个测试装置制备的n个量子态。