[发明专利]一种基于七比特量子信道的三方通信方法

摘要

本发明公开了一种基于七比特量子信道的三方通信方法，在第四方Duke控制下，Alice为Bob隐形传送单比特量子态，Bob为Charlie远程制备单比特量子态，Charlie通过量子编码技术，将经典信息发送给Alice。三方传送的信息形式包括已知量子态、未知量子态以及经典信息等三种。本发明采用的七比特量子信道可以同时完成量子态隐形传输、远程量子态制备和量子密集编码，从而有效地提高了信道利用率。

主权项

1.一种基于七比特量子信道的三方通信方法，通信方为Alice、Bob、Charlie，控制方为Duke，用于三方混合通信，其特征在于：Alice隐形传输给Bob的未知量子态形式为：Bob帮助Charlie远程制备已知的量子态形式：|μ>＝γ|0>+δe^iθ|1>，Charlie希望将两比特编码信息传送给Alice，以上需求都在Duke控制下进行；七比特量子纠缠信道为：其中，Alice拥有粒子1和粒子6和未知量子态粒子A；Bob拥有粒子2和粒子3，Charlie拥有粒子4和粒子5，Duke拥有粒子7；所述通信方法包括以下步骤：(a)进行信道调制：Bob首先引入辅助粒子r，其初始态为|0>，然后对粒子对(3,r)执行CNOT操作，其中粒子3作为控制粒子，粒子r作为目标粒子，使辅助粒子r和与式(1)中的粒子纠缠在一起，整个系统的量子信道成为：(b)Alice利用Bell基对其拥有的两个粒子1和A进行Bell测量；Bob首先利用测量基{|μh>；h∈{0,1}}对其拥有的粒子3进行单比特投影测量，当Bob完成对粒子3的测量之后，将测量结果通过经典信息发送给Charlie；Bob根据对粒子3的测量结果，结合拥有的虚部信息θ重新构造一组测量辅助粒子r的测量基Charlie对她拥有的粒子5施行四种可能的幺正变换：通过幺正变换，当量子信道是|φ+>，该信道相应地变为下列四个正交态中的一个：上述幺正操作实际上是对两个比特的经典信息(00，01，10，1l)进行了编码，整个量子系统可以写成：接着，Charlie将她的粒子5发送给Alice，Alice对粒子5和她所拥有的粒子6实施Bell测量；与此同时，第四方Duke利用测量基{|χ_w>；w∈{0,1}}：对控制粒子7实施单比特测量；依据上述{|μ_h>；h∈{0,1}}，{|χ_w>；w∈{0,1}}测量基，整个系统的量子态写成：测量完成后，如果第四方Duke同意Alice、Bob和Charlie之间的量子信息交流，则将粒子7的测量结果公开；同时，Alice将对粒子1和A的测量结果通过经典信息发送给Bob；Bob将对粒子3和r的测量结果分别通过经典信息发送给Charlie；Charlie经过编码操作后将她的粒子5发送给Alice；(c)进行信息恢复操作和解码，在第四方Duke的控制下，Bob根据Alice的测量结果,对粒子2执行合适的幺正操作获得未知量子态Charlie根据Bob的测量结果,对粒子4执行合适的幺正操作获得待制备量子态|μ>＝γ|0>+δe^iθ|1>。同时，Alice根据自己对粒子对(5，6)的测量结果可以确认Charlie所做的幺正变换，于是他可以获得Charlie发送给他的2个比特的经典信息。