[发明专利]基于七比特量子信道的联合远程态制备方法

权利要求书

1.一种基于七比特量子信道的联合远程态制备方法，其特征在于，包括：在Duke的控制下，Alice，Bob，Charlie既是发送方也是接收方，两两联合制备所需的目标态；整个方法中由Alice，Bob，Charlie，Duke以及七比特量子信道构成，其中Alice，Bob和Charlie既是发送方也是接收方，Duke是控制方；在Duke的控制下，Alice和Bob联合为Charlie制备目标态，Bob和Charlie联合为Alice制备目标态，Charlie和Alice联合为Bob制备目标态；包括以下步骤：

步骤1：目标态及信道，具体如下：

Alice和Charlie想要给Bob制备一个任意量子态，形式如下：

其中α和β是振幅系数且满足|α|²+|β|²＝1，0≤θ₁＜2π；

Alice和Bob想要给Charlie制备一个任意量子态，形式如下：

其中γ和δ是振幅系数且满足|γ|²+|δ|²＝1，0≤θ₂＜2π；

如果Bob和Charlie想要给Alice制备一个任意量子态，形式如下：

其中m和n是振幅系数且满足|m|²+|n|²＝1，0≤θ₃＜2π；

Alice，Bob，Charlie，Duke共享七比特量子信道的表达形式如下：

Alice拥有粒子A,A₁，Bob拥有粒子B,B₁，Charlie拥有粒子C,C₁，Duke拥有粒子d；

Alice，Bob，Charlie分别引入辅助粒子|0_A',|0_B',|0_C'，并且对粒子对(A,A')，(B,B')和(C,C')执行CNOT操作，进而系统表达式如下：

步骤2：进行幅度和相位测量，具体如下：

Alice，Bob，Charlie分别把A'，B'，C'发送给Charlie，Alice，Bob，并且Alice，Bob，Charlie分别对粒子A₁，B₁，C₁执行幅度测量，Charlie，Alice，Bob对粒子A'，B'，C'执行相位测量；

步骤3：控制测量和目标态的制备：

对于Duke来说，只有其允许Alice，Bob和Charlie进行通信后，它们才可以联合制备目标态，因此控制方Duke如果制备需执行单比特测量，其测量基为{|χ_j；j∈{0,1}}

因此最后系统可以写成：

Alice、Bob、Charlie各有8种测量结果组合，根据测量结果执行相应的幺正操作，即I＝|00|+|11|，σ^x＝|01|+|10|，σ^z＝|00|-|11|或σ^y＝i(|01|-|10|)，获得目标态；

步骤2中，以Alice为例，具体如下：

Alice首先选取一组正交测量基{|μ_i；i∈{0，1}}：

|μ₀＝α|0+β|1，

|μ₁＝β|0-α|1；

Alice通过对粒子A₁进行幅度测量，如果测量结果是|μ₀，就会选取测量基

Bob选取的幅度测量基为：

|μ₀′＝γ|0+δ|1，

|μ₁′＝δ|0-γ|1；

Bob通过对粒子B₁进行幅度测量，如果测量结果是|μ₀′，就会选取测量基

Charlie选取的幅度测量基为：

|μ₀″＝m|0+n|1，

|μ₁″＝n|0-m|1；

Charlie通过对粒子C₁进行幅度测量，如果测量结果是|μ₀″，就会选取测量基

“Alice、Bob、Charlie各有8种测量结果组合，根据测量结果执行相应的幺正操作即I＝|00|+|11|，σ^x＝|01|+|10|，σ^z＝|00|-|11|或σ^y＝i(|01|-|10|)，获得目标态”

具体操作如下：

以Alice和Charlie为Bob制备量子态为例来说明，如果Duke的测量结果是|χ₀，Alice的测量结果是|μ₁，Charlie的测量结果是|τ₁^-，从上面的表中可以知道接收方Bob需要执行操作获得目标；

Alice通过对粒子A₁进行幅度测量，

如果测量结果是|μ₁，测量基则为

Bob通过对粒子B₁进行幅度测量，

如果测量结果是|μ₁'，测量基则为

Charlie通过对粒子C₁进行幅度测量，

如果测量结果是|μ₁”，测量基则为