[发明专利]一种时间-极化超纠缠态的纠缠辅助无噪线性放大方法

权利要求书

1.一种时间—极化超纠缠态的纠缠辅助无噪线性放大方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

步骤一：用户2制备一对包含信息数据的时间—极化双光子超纠缠态，并向用户1发送该超纠缠态中的一个光子，所述步骤一中用户2将信息编码于一个时间—极化超纠缠态中，其形式写成

和|V分别被定义为水平极化和垂直极化，|S和|L分别被定义为时间片段纠缠中的短路径和长路径，α，β，δ，η是四个纠缠系数，要求|α|²+|β|²＝1、|δ|²+|η|²＝1；用户2通过量子信道向用户1发送编码信息，信息内容由上述的时间-极化超纠缠态编码组成，但由于现实中量子信道中的环境噪声会造成光子传输损耗，从而导致原超纠缠态退化为混合态；

步骤二：用户1制备一对最大纠缠的极化纠缠态，并在这一对极化纠缠态中加入时间纠缠，成最大纠缠的时间—极化超纠缠态，该超纠缠态作为放大系统的辅助态；

步骤三：用户1对进入放大器的信号光子态和辅助态进行一系列操作，由于放大概率不是百分之百，所以会产生多种输出态，不同的输出态将会导致探测器不同的响应效果，所述步骤三中信息态和辅助态进入放大器后，将信息态经过一个PBS，根据极化特性分开分别在每个放大器单元中进行放大，每个放大器单元主要组成部分为四个极化分束器(PBS)、两个部分极化分束器(PPBS)和四个探测器，各个光子会以不同的概率到达各个探测器和输出端口，在输出端口之前加一个PBS，将进入时被分开的态重新组合成具有初始形式的超纠缠态；

步骤四：根据计算，得知不同的探测器响结果对应的输出态，根据探测器响应情况，选择保留需要的态，舍弃不符合条件的态，并根据结果计算方案的成功概率和信号态的保真度。

2.如权利要求1所述的一种时间—极化超纠缠态的纠缠辅助无噪线性放大方法，其特征在于：所述步骤二中为了提高混合态中超纠缠态的保真度，用户1制备一对最大纠缠的双光子极化纠缠态然后再经过一个时间延迟系统，将制备好的纠缠态加入时间片段纠缠，形成新的超纠缠态形式为为用户1需要的辅助态，然后，用户1将收到的信息光子和辅助态光子通入放大器中。

3.如权利要求1所述的一种时间—极化超纠缠态的纠缠辅助无噪线性放大方法，其特征在于：所述步骤四中根据计算，得到四类探测器响应情况对应需要的态，而其他探测器响应情况得到的输出态将舍弃，在保留的四类探测器响应类型中：第一类是当D₁、D₂、D₃、D₄探测器为相同极性时，D₁、D₂、D₃、D₄均为H或者V响应时,即|HHHV_D1D2D3D4、|VVVV_D1D2D3D4；第二类为D₁、D₂响应极性相同，D₃、D₄响应极性相反时，即|HHHV_D1D2D3D4、|HHVH_D1D2D3D4、|VVHV_D1D2D3D4、|VVVH_D1D2D3D4；第三类为D₁、D₂响应极性相反，D₃、D₄响应极性相同时，即|HVHH_D1D2D3D4、|VHHH_D1D2D3D4、|HVVV_D1D2D3D4、|VHVV_D1D2D3D4；第四类为D₁、D₂响应极性相反，同时D₃、D₄响应极性也相反时，即|HVHV_D1D2D3D4、|HVVH_D1D2D3D4、|VHHV_D1D2D3D4、|VHVH_D1D2D3D4。

4.如权利要求1所述的一种时间—极化超纠缠态的纠缠辅助无噪线性放大方法，其特征在于：所述步骤一中考虑到光子传输过程中会发生丢失，该超纠缠态退化为混合态。

5.如权利要求1所述的一种时间—极化超纠缠态的纠缠辅助无噪线性放大方法，其特征在于：所述步骤二中用户1让接收到的信号光子和辅助态进入放大器，对包含信息的超纠缠态进行放大。