[发明专利]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GHZ态和Bell态的长距离远程量子态制备方法，包括以下步骤：构建量子纠缠信道资源；将每个方向的Bell链同时进行测量操作，并根据测量操作的结果对远端节点进行相应的幺正操作，获取远端节点粒子的态分布；分别对两个远端节点处的粒子进行幅值测量和相位测量，并将测量结果告知其它远端节点，其它远端节点根据测量结果进行幺正操作得到目标态。其借助本地节点的GHZ信道和中间节点间的Bell链克服远距离量子态制备中距离的限制，远端节点最终形成了态制备所需的量子信道，从而实现对目标节点C_n的单粒子任意态制备。

技术领域

本发明涉及通信网络及信息传播技术领域，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。

与量子隐形传态相比，量子远程态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。到目前为止，由于量子远程态制备资源的消耗低，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)，联合量子远程态制备(JRSP)，受控量子远程态制备(CRSP)和连续变量量子远程态制备。一些量子远程态制备方案已经实验性实施。

纠缠交换是量子中继器最重要的组成部分之一，它是量子通信的核心。对于光子量子通信，由于与环境耦合的退相干以及量子通道中光子的损耗增加，因此距离受到很大限制，这也导致量子信息保真度呈指数衰减，在长距离远程量子通信情况下，多个远端节点之间由于距离原因无法形成有效的纠缠信道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于GHZ态和Bell态的长距离远程量子态制备方法，其借助本地节点的GHZ信道和中间节点间的Bell链克服远距离量子态制备中距离的限制，远端节点最终形成了态制备所需的量子信道，从而实现对目标节点C_n的单粒子任意态制备。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于GHZ态和Bell态的长距离远程量子态制备方法，包括以下步骤：

S1、构建量子纠缠信道资源，其中，所述量子纠缠信道资源包括多个共享最大纠缠GHZ 态的本地粒子A1、B1和C1，每个所述本地粒子位于一条Bell链的本地节点处,其中，An为 A1所在Bell链的远端节点，Bn为B1所在Bell链的远端节点，Cn为C1所在Bell链的远端节点；

S2、将每个方向的Bell链同时进行测量操作，并根据测量操作的结果对远端节点进行相应的幺正操作，获取远端节点粒子的态分布；

S3、分别对两个远端节点处的粒子进行幅值测量和相位测量，并将测量结果告知其它远端节点，其它远端节点根据测量结果进行幺正操作得到目标态。

作为优选的，所述S1包括：

本地节点A₁、B₁、C₁的粒子共享最大纠缠GHZ态，信道形式为：

令节点A_k与节点A_k+1共享Bell对节点A_k拥有粒子其中， k＝1...n-1,远端节点A_n只拥有粒子则A方向的Bell链形式为：