[发明专利]面向容错盲量子计算的量子纠错码制备方法

说明书

一种面向容错盲量子计算的量子纠错码制备方法，降低了Alice制备纠错码对量子依赖，属于量子计算技术领域。本发明包括：S1、Alice通过量子信道发射N个随机的弱相干光脉冲及已知量子态的辅助脉冲序列给Bob；S2、Bob根据远程盲制备量子比特协议，利用随机的弱相干光脉冲制备出Alice要求的未知态，并和已知辅助脉冲中的量子态进行纠缠，创造出二维平面内的多粒子纠缠图态，即brickwork state；S3、Alice通过测量角度引导Bob对图态brickwork state进行基于测量的量子计算，制备出所需的量子纠错码。Alice不需要量子内存和量子计算，也不需Alice进行制备，大大降低了Alice针对量子方面的开销，使Alice更加接近经典的用户。

技术领域

本发明涉及一种量子纠错编码，特别涉及一种面向容错盲量子计算的量子纠错码的制备协议，属于量子计算技术领域。

背景技术

量子纠错的作用是纠正通用盲量子计算(Universal Blind QuantumComputation,UBQC)中出错的量子比特(Qubit)。量子纠错是UBQC协议中最受关注的环节。

量子纠错是有Shor和Steane所独立发现的。之后他们和Calderbank采用经典纠错思想来发展CSS(Calerbank-Shor-Steane)码。后来Gottesman发明了稳定子体系，可以用来描述绝大部分的纠错码，通常称为稳定子码。7-qubit Steane码既是稳定子码也是CSS码，不仅编码简单而且错误诊断容易，是一种常用的纠错码。该码是用7个量子比特来编码1个量子比特，能纠正模块中的任意一个相位和比特错误，通常称为[[7,1,3]]。

在容错的盲量子计算中，利用编码线路来制备量子纠错码。这些编码后的量子比特也称为编码逻辑量子比特(encoded logical qubits)，例如|0＞_L,|1＞_L。它们被用来替换原UBQC中所需的量子比特。Broadbent，Fitsimons和Kashefi在2009年提出关于认证的容错盲量子计算协议。该协议把容错线路转化到基于测量的量子计算(Measurement-BasedQuantum Computation，MBQC)中进行容错量子计算。但该协议需要客户Alice制备大量的单光子，这将加重Alice的计算负担。尤其在长距离通信中，信道损耗非常严重，导致服务器Bob接收到单光子的效率非常低，Alice必须频繁发送单光子才能保证Bob能接收到。

Chien等于2015年提出了两种容错的盲量子计算协议。第一个协议是Alice制备编码逻辑qubits，服务器利用这些编码逻辑qubits构建brickwork states，进行容错量子计算。第二个协议是基于隐形传态实现编码逻辑qubits的制备，然后用这些编码qubits执行容错量子计算。这两个容错协议能帮助在传输的过程中实现量子纠错的计算，从而降低qubit的出错的概率。但这两个协议都要求Alice具有量子计算和量子内存的能力。

Dunjko等于2012年提出一种远程的盲制备量子比特(Remote Blind qubit StatePreparation,RBSP)协议。该协议只要求Alice发送弱相干光脉冲给Bob，Bob利用基于测量的量子计算制备所需的qubits。该协议虽然降低了Alice对量子的依赖，但并不能制备出用于容错量子计算的编码逻辑qubits。

发明内容

针对现有技术中如何降低Alice制备纠错码对量子依赖的问题，本发明提供一种面向容错盲量子计算的量子纠错码制备方法。

本发明的一种面向容错盲量子计算的量子纠错码制备方法，所述方法包括：

S1、Alice通过量子信道发射N个随机的弱相干光脉冲及已知量子态的辅助脉冲序列给Bob；