[发明专利]基于自对偶量子低密度奇偶校验纠错的量子网络传输方法

权利要求书

1.基于自对偶量子低密度奇偶校验纠错的量子网络传输方法，其特征是，包括：

构建自对偶量子低密度校验矩阵阶段：源量子节点S随机生成循环稀疏序列L，通过循环稀疏序列L生成自对偶量子低密度奇偶校验矩阵H；所述构建自对偶量子低密度校验矩阵阶段的具体步骤为：

步骤(11)：在源量子节点S处随机生成一个由(0,1)构成的循环稀疏序列L，其长度为N/2，行重为k/2，N为偶数；循环稀疏序列满足条件：循环稀疏序列中每两个1所在的列数相减后，取模N/2，取模后的结果中属于(0,N/2-1)，取模后的结果中0的个数有多个；取模后的结果中属于(1,N/2-1)中的数值只能为1次或0次；对于循环稀疏序列L，当行重固定时，其长度也固定，满足：长度＝行重×(行重-1)+1；

步骤(12)：将循环稀疏序列L逐位循环，得到一个的循环矩阵R₀，循环矩阵R₀每一行的行重均为k/2；由于循环稀疏序列L满足步骤(11)中的条件，R₀中任意两行有且只有一列同时为1；

步骤(13)：将循环矩阵R₀转置，得到R₀^T；将R₀与R₀^T横向合并，得到一个的矩阵H₀，H₀＝(R₀,R₀^T)，其行重为k；H₀中任意两行有且只有两列同时为1，由于H₀采用循环稀疏序列L构成，H₀行长N与行重k满足关系：

步骤(14)：从H₀中随机删除若干行，使其行数等于M；最终得到一个M×N的矩阵H，即为构建的自对偶(j,k)(N,M)量子低密度奇偶校验矩阵；

量子信道通讯阶段：使用自对偶量子低密度奇偶校验矩阵H的生成元，对待发送的量子比特序列进行编码，并通过量子信道发送给目的量子节点D；

经典网络信道通讯阶段：与量子信道通讯阶段的通讯同时进行；源量子节点S从待发送的量子比特序列中选取部分序列作为辅助纠错序列，通过经典网络信道传输给目的量子节点D；目的量子节点D将由量子信道发送过来的的量子比特序列和由经典网络信道发送过来的辅助纠错序列进行比对，计算误码率；并当误码率超过设定阈值，则进入检错及纠错阶段；

检错及纠错阶段：根据误码伴随式判断误码种类，对每一类误码进行纠错，最终实现量子比特序列的正确传输。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述量子信道通讯阶段的具体步骤为：

步骤(21)：对于一个长度为N，可编码K位量子比特的自对偶(j,k)(N,M)量子低密度奇偶校验矩阵H，满足K＝N-2M；基于校验矩阵H构造生成元，每一行生成两个生成元，其中一个生成元由X和I构成，X和I分别对应行中的1和0；另一个生成元由Z和I构成，Z和I分别对应行中的1和0；X、Z和I为Pauli算子，X、Z和I分别对应比特翻转、相位翻转以及没有发生翻转的情况；从校验矩阵H中得到2M个生成元；

步骤(22)：利用校验矩阵对应的2M个生成元对待发送的量子比特序列λ＝{x₁,x₂,…,x_m}中的每一个x_i进行编码；

步骤(23)：源量子节点S将使用编码得到的的量子比特序列λ′＝{x₁′,x₂′,…,x_m′}，通过量子信道发送给目的量子节点D_i。

3.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述步骤(22)的具体步骤为：

对于自对偶(j,k)(N,M)量子低密度奇偶校验矩阵，允许一次性编码2N-k个量子比特：

其中，|x₁…,x_i,…,x_2N-k为2N-k个量子比特状态序列，x_i取0或1，表示成任何0,1顺序的发送序列；I为单位矩阵；M_i为校验矩阵H的生成元空间W中的第i个生成元；为校验矩阵H中的第i行被序列中对应位置的x_i作用，是0和1组成的序列。