[发明专利]一种基于GHZ态和Bell态的长距离远程量子态制备方法

说明书

本发明公开了一种基于非最大纠缠GHZ信道的单粒子态远程制备方法，接收方节点和发送方节点共享非最大纠缠GHZ信道，远程设有辅助节点，发送方节点与辅助节点共享Bell对，当发送方节点能力有限、不能引入辅助粒子进行信道调制时，将信道调制转移到远程的辅助节点处进行，实现对接收方节点的单粒子态远程制备。本发明通过应用非最大纠缠GHZ信道和量子远程态制备方法建立量子信道，满足构建复杂量子通信网络的要求；通过在远程辅助节点处进行信道调制，解决了源节点测量能力有限而不能引入辅助粒子进行信道调制的问题，操作简单且易于实现。

技术领域

本发明涉及通信网络及信息传播方法领域，具体涉及一种基于GHZ态和 Bell态的长距离远程量子态制备方法。

背景技术

量子信息和通信在现代通信技术中发挥着至关重要的作用。量子信息学是经典信息论与量子力学的交叉学科，其研究领域主要包括量子计算与量子通信等。量子通信是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通讯方式，其传递的信息主体是量子信息或经典信息。量子通信的主要方案有量子隐形传态、量子远程态制备、量子密钥共享等。

与量子隐形传态[1,2]相比，量子态远程制备方案用于在发送方和接收方之间传输一种已知状态，接收方通过执行适当的酉矩阵运算获得目标状态。这个制备过程虽然仍用了经典通道和量子通道来实现，但它并不需要传送粒子的态就可以通过操作让远处的多个粒子纠缠起来，这样量子态远程制备在过程中就节约了许多资源。到目前为止，由于量子态远程制备资源的消耗低，已引起广泛关注，并且已经提出了多种量子远程态制备协议，例如确定性量子远程态制备(DRSP)[3,4]，联合量子远程态制备(JRSP)[5,6,7]，受控量子远程态制备 (CRSP)[8]-[13]和连续变量量子远程态制备[14]。一些量子远程态制备方案已经实验性实施[15]，例如在腔QED[16,17,18]和NMR系统[19]中。

在联合远程态制备方案中，几个发送者共享目标状态的信息。每个发件人持有部分信息，而接收者不知道信息。当所有发送方都希望合作时，接收方可以通过对自己的粒子执行某些操作来重建所需状态。例如，2012年，Guan等人提出通过非最大纠缠GHZ信道实现任意两比特受控联合远程态制备[20]。 2013年，Jiang等人提出了任意多量子位状态的DJRSP[21]。2014年，廖等人提出了一种通过团簇态的任意两个量子位状态的JRSP方案[22]。2015年，Li 等人提出了两个量子赤道状态的JRSP方案[23]。2017年，Fu等人通过将两个三量子位GHZ状态作为量子通道，扩展了这一思想以实现任意四量子位W型纠缠态的JRSP方案[24]。2017年，Wei等人利用两个非最大纠缠GHZ态实现四比特纠缠缠团簇态的远程态制备[25]。但是，这些方法未考虑在长距离远程量子通信情况下，发送方节点能力有限不能引入辅助粒子进行信道调制的情况。

本发明参考文献如下：

[1]R.Fortes,G.Rigolin,Probabilistic quantum teleportation via thermalentanglement,Phys.Rev.A96(2017)022315.

[2]C.H.Bennett,G.Brassard,C.Crépeau,et al.,Teleporting an unknownquantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels,Phys.Rev. Lett.70(1993)1895.

[3]J.F.Li,J.M.Liu,X.L.Feng,C.H.Oh,Deterministic remote two-qubitstate preparation in dissipative environments,Quantum Inf.Process.15(2016)2155.