[发明专利]四组份的量子隐形传态网络系统及其构建方法

说明书

本发明一种四组份的量子隐形传态网络系统及其构建方法，属于连续变量多用户之间的量子通信装置技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种四组份的量子隐形传态网络系统结构的改进；解决上述技术问题采用的技术方案为：包括连续变量四组份量子资源的产生装置和空间分离的四个量子节点，所述四个量子节点在量子隐形传态网络中分别设置为发送节点、接收节点、控制节点，所述四个量子节点用于实现参与一个量子态的传送过程或实现参与两个量子态的传送过程，所述四个量子节点均与连续变量四组份量子资源的产生装置相连；本发明应用于量子隐形传态。

技术领域

本发明属于连续变量多用户之间的量子通信装置技术领域，具体涉及四组份的量子隐形传态网络系统及其构建方法。

背景技术

近年来，量子信息网络发展迅速，利用量子资源来进行信息的传输和处理，可以突破经典信息系统的极限，比如加快信息的处理速率，提高信息的传输效率等。量子隐形传态是一种量子通信技术，它是利用纠缠资源，通过本地操作和经典通信，将未知量子态从一个节点传送到另一个节点，而不需要任何的信息携带者。该技术在量子通信以及量子计算网络的建立中有着重要的应用价值。目前，分离变量领域的纠缠粒子以及连续变量领域的纠缠光模式都可以用于量子隐形传态，相较于分离变量的量子隐形传态，由于光模式量子隐形传态的近似确定性，使得研究连续变量领域中的量子隐形传态网络方案成为必然。利用两组份的纠缠态光场，可以实现将一个未知量子态从一个量子节点到另一个量子节点的传送。因为量子节点只有两个，发送方只能通过唯一的经典通道来传送信息，但如果以多组份的量子资源来实现量子隐形传态，一方面多的量子节点数量为发送方在传送经典信息时提供了多个选择通道，另一方面因为多个量子节点所拥有子模之间的相互量子关联，使得发送方和接收方需要在控制方的协助下才能成功实现量子隐形传态，控制方的存在使得量子隐形传态网络具有可控性，这些都为今后构建更加复杂，更加实用的量子通信网络提供了基础。

2004年，Furusawa小组利用三组份的Greenberger–Horne–Zeilinger(GHZ)态构建了一个三节点的连续变量量子隐形传态网络，在该量子网络中，任意两个节点之间都可以传送未知量子态，但是只有在第三方的协助下，接收者才能重构出保真度大于0.5的量子态。该论文“Demonstration of a quantum teleportation network for continuousvariables”发表在杂志Nature上。该文章中所实现的连续变量量子隐形传态网络包括三个量子节点，即发送节点，接收节点以及控制节点，相较于两用户的量子隐形传态，该方案中的接收节点可以在剩余的两个节点中做出选择，并且因为三个节点所接收到的三个子模之间的量子关联，接收节点在接收到发送节点的信息同时，必须同时获得控制节点的信息，才能成功重构出保真度大于经典极限值0.5的量子隐形传态。该方案中的量子节点数量应该被进一步增加，并且该方案所用量子资源的特点导致只能构建一种形式的量子隐形传态网络，组合形式种类单一化。并且该方案中的量子资源制备方式所用到的光学腔等光学元器件较多，增加了实验操作的难度。

因此，提出一种相对简单易操作的多组份量子资源的构建方案以及提出利用同一种多组份量子资源来构建多类型的量子隐形传态网络实施方案是十分必要的。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种四组份的量子隐形传态网络系统硬件结构的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：四组份的量子隐形传态网络系统，包括连续变量四组份量子资源的产生装置和空间分离的四个量子节点，所述四个量子节点在量子隐形传态网络中分别设置为发送节点、接收节点、控制节点，所述四个量子节点用于实现参与一个量子态的传送过程或实现参与两个量子态的传送过程，所述四个量子节点均与连续变量四组份量子资源的产生装置相连。

所述量子态的传送过程包括至少一个发送节点和至少一个接收节点。