[发明专利]基于五比特Brown态受控多方联合远程制备三比特态方法

说明书

本发明公开了一种基于五比特Brown态受控多方联合远程制备三比特态方法。本发明首次基于五比特Brown态实现受控多方联合远程制备三比特态，主要特征是：基于五比特Brown态受控多方联合远程制备任意三比特态。发送方与接收方共享的信道是由五比特Brown态加三比特GHZ态加辅助粒子，通过CNOT操作进行信道调制所得。实现基于五比特Brown态受控多方联合远程制备三比特态，目标态的系数可以是复数也可以是实数；成功恢复目标态的概率可以达到100％；涉及的操作具有便捷性，使用三量子比特投影测量，相比于多量子比特态联合测量，物理操作简单易行，降低了测量难度和设备需求。它在量子通信技术领域里有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及量子通信领域，具体涉及一种基于五比特Brown态受控多方联合远程制备三比特态方法。

背景技术

2000年至2001年，Bennett，Lo和Pati三人一起提出了量子态远程制备。这些方案都是基于双粒子纠缠态完成任意已知或未知单量子比特态的远程制备。此后人们提出了多种不同的量子远程态制备方法，包括可信量子远程态制备(FRSP)、低纠缠量子远程态制备(LERSP)、最优量子远程态制备(ORSP)和多粒子量子远程态制备(MRSP)等。上述这些方案是围绕量子远程态制备的不同方向开展研究，每个方案都拥有其不同的特点。

量子纠缠态是重要的量子通信资源，在量子通信协议中具有深远影响以及广泛应用。2005年Brown等人发现了一种新型五粒子最大纠缠态---Brown态，与四比特以及五比特的GHZ态相比，已有研究证明Brown态具有较好的纠缠稳定性，可以适用于各种量子通信方案。

近年来，出现了一些基于Brown态的远程态制备研究。2012年，Chen等人提出了两种基于五比特Brown态受控远程态制备(CRSP)方案，目标态的系数分为实数和复数，通过构建通用的测量基，可以减少对目标态的系数限制，并详细分析了方案的安全性，方案成功概率为50％。2013年，Luo等人提出了两种联合远程态制备(JRSP)五比特Brown态方案，目标态的系数分为实数和复数，并且将方案扩展到N个发送方。2016年，Chen等人提出了基于七比特Brown态联合远程态制备(JRSP)方案，该方案制备出任意两比特的成功概率为25％，并且给出了几种提高方案成功率的方法。2017年，Ma等人提出了两种基于五比特Brown态确定远程态制备(DRSP)，成功率达到100％，并且在幅度衰减噪声和相位阻尼噪声环境下分析方案的保真度。2018年，Dong等人分析基于七比特Brown态受控远程态制备(CRSP)方案在幅度衰减噪声和相位阻尼噪声环境下的保真度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于五比特Brown态受控多方联合远程制备三比特态方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于五比特Brown态受控多方联合远程制备三比特态方法，包括：

步骤1：信道准备。在控制方Duke控制下，发送方Alice和Bob_T(T＝1,…,M-1)想要帮接收方Charlie远程制备任意三比特态，其表达形式如下：

其中幅度系数{a_j,j∈{0,1,...,7}}是实数，满足归一化条件相位{θ_s,s∈{0,1,...,7}}满足条件θ_s∈[0,2π)。

信道调制前所有粒子可以都属于发送方Alice，可以都属于发送方Bob_T(T＝1,…,M-1)中的任何一方，也可以都属于任意的第三方。假设Alice拥有一个五比特Brown态和三比特GHZ态作为信道，其表达形式如下：