基于未知参数GHZ信道的概率远程实系数量子态制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于未知参数GHZ信道的概率远程实系数量子态制备方法，包括：通信的双方Alice与Bob预先共享两个相同的GHZ纠缠态作为量子信道且信道的参数未知，通过Alice执行单粒子测量操作及H测量并公开结果和Bob执行Bell测量、H测量操作，完成发送方Alice为接收方Bob远程态制备的目标。它主要包含四个步骤：(1)通信准备阶段。Alice为通信的发送方，Bob为通信的接收方，Alice与Bob共享两对相同的参数未知GHZ态。本发明专利技术通过Bell测量、单粒子测量及H基测量及公布结果从而能实现信息的双向传递，将未知参数GHZ信道的概率态制备变为可能，在很大程度上能够实现在环境干扰的情况下进行信息传输，降低量子通信环境噪声对量子通信的干扰，减少信息失真。

Probabilistic Long-Range Real Coefficient Quantum State Preparation Method Based on Unknown Parameter GHZ Channel

The present invention relates to a probabilistic remote real-coefficient quantum state preparation method based on unknown parameter GHZ channel, which includes: two identical GHZ entanglement states shared by Alice and Bob in advance as quantum channel and the channel parameters are unknown, single particle measurement operation and H measurement are performed by Alice, and the results are disclosed, and Bob performs Bell measurement and H measurement operations, and the sender Alice is completed to receive. The goal of remote state preparation of Fang Bob. It consists of four steps: (1) communication preparation stage. Alice is the sender of communication and Bob is the receiver of communication. Alice and Bob share two pairs of unknown GHZ states with the same parameters. The invention realizes bidirectional transmission of information through Bell measurement, single particle measurement, H-based measurement and publication results, makes it possible to prepare the probability state of unknown parameter GHZ channel, and to a large extent realizes information transmission under the circumstance of environmental interference, reduces the interference of environmental noise of quantum communication to quantum communication, and reduces information distortion.

【技术实现步骤摘要】
基于未知参数GHZ信道的概率远程实系数量子态制备方法
本专利技术涉及量子通讯技术，特别是涉及基于未知参数GHZ信道的概率远程实系数量子态制备方法。
技术介绍
量子信息学是量子力学与信息学的融合。1935年，著名科学家爱因斯坦等人提出了EPR佯谬观[1]，使量子纠缠这一现象引发了人们强烈的兴趣，隐形传态和远程态制备等量子技术等都是利用量子纠缠态作为通道实现的。量子隐形传态，是一种崭新的通信技术模式[2-5]。1993年，班尼特(Bennett)等人初次设计出利用量子与经典信道来传输未知单粒子量子态的传送方案。奥地利的Zeilinger研究团队[6]向世界第一次展示了关于量子的隐形传送全过程，并且取得成功，这一研究成果轰动了整个学术界。量子远程制备协议自H.K.Lo提出以来被广泛讨论，A.K.Pati优化了经典资源开销和量子测量，c.H.Bennett等给出了远程制备的渐进传输速率，I.Devetak等利用低纠缠态研究了远程制备协议。2011年，Zhan等人[7]提出两种四粒子Cluster类态的JRSP协议。但方案还存在一些错误，此后An等人[8]发现并予以改正，更在此基础上改进，提出了一种新的JRSP协议；随后，Hou[9]利用两个二粒子非最大纠缠态，同样实现了实系数情况下Cluster类态的远程制备，并将其扩展到任意多方。到目前为止，人们已经提出了大量的远程态制备方案。如：高维远程态制备、低纠缠的远程态制备、多粒子远程态制备，等。然而，进行远程态制备的研究方案基本都是采用已知参数的信道，基于未知参数GHZ信道的概率态制备方法较为罕见，同时也具有很大的实用价值。本专利技术参考文献如下：[1]AEinstein，BPodolsky,NRosen.Canquantummechanicaldescriptionofphysicalrealitybeconsideredcomplete[J],Phys.Rev.Lett.1935,47777-780.[2]MODLAWSKAJ，GRUDKAAAdaptivequantumteleportation[J].PhysRevA，2009，79(6)：064302.[3]Q.Zhang,A.Goebel,C.Wagenknecht,etal.Experimentalquantumteleportationofatwo-qubitcompositesystem[J].NaturePhysics,2006,2:678–682.[4]J.Yin,J.G.Ren,H.Lu,etal.Quantumteleportationandentanglementdistributionover100-kilometrefree-spacechannels[J].Nature,2012,488:185–188.[5]X.L.Wang,D.X.Cai,Z.E.Su,etal.Quantumteleportationofmultipledegreesoffreedomofasinglephoton[J].Nature,2015,518:516–519.[6]D.Bouwmeester,J.W.Pan,K.Mattle,etal.Experimentalquantumteleportation[J].Nature,1997,390:575–579.[7]ZHANYB，HuBL，MAPC.Jointremotepreparationoffour-qubitcluster-typestates[J].Phys.2011，44(9)：095501.[8]ANB，BICHT，DONNv.Jointremotepreparationoffour-qubitcluster-typestatesrevisited[J].Phys.2011，44(13)：135506.[9]HouK.Jointremotepreparationoffour-qubitcluster-typestateswithmultiparty[J].QuantumInf.Process.2013，12(12)：3821—3833.
技术实现思路
基于此，提供一种基于未知参数GHZ信道的概率远程实系数量子态制备方法，解决基于未知参数信道的远程量子态制备问题。一种基于未知参数GHZ信道的概率远程实系数量子态制备方法，包括：通信双方Alice与Bob预先共享两对相同的参数未知的GHZ态作为信道，通过发送方的单粒子测量并将结果传给接收方、接收方进行Bell测量及H测量，最终使得接收方Bob能采用合适的幺正变换概率地获得待制备量子态，完成通信双方Alice与Bob之间的通信其特征在于，包括以下步骤：步骤一：通信准备阶段。Alice为通信的发送方，Bob为通信的接收方，Alice与Bob共享两个相同的GHZ态(a|000>+b|111>),其中a和b参数未知，分别由粒子1、2、3和4、5、6构成，并将其作为量子信道：其中，Alice拥有粒子1、2，而Bob拥有粒子3、4、5和6。待制备的量子态为(k0|0>+k1|1>)。步骤二：远程态制备过程。首先，通信系统的状态可以写为：发送方Alice分别对1、2粒子进行单粒子测量。Alice对粒子1进行单粒子测量时，所选用的测量基为|u0>、|u1>。|u0>＝(k0|0>+k1|1>),|u1>＝(k1|0>-k0|1>)。测量粒子1后，Alice再对2粒子进行H基测量,基为|v0>、|v1>,并由Alice将全部粒子的测量结果通过经典信道传给接收方Bob。同时，Bob对所拥有的粒子对3、4进行Bell测量，粒子5进行H基测量。步骤三：获取待制备态：Bob对3、4粒子的Bell测量结果和5粒子的H测量结果进行组合，对态制备能否成功进行判断，具体为：当粒子3、4、5结果为时，远程态制备失败；而粒子3、4、5的结果为时，Alice可以为Bob实现远程态制备。再由接收方Bob对粒子6实施相应的幺正变换，最终获得待制备态(k0|0>+k1|1>)。具体操作为：若粒子1、2的测量结果是|u0>1|v0>2，则粒子6不需要变换；若粒子1、2的测量结果是|u0>1|v1>2，则Bob应该对粒子6进行Z变换；若粒子1、2的测量结果是|u1>1|v0>2，则Bob应该对粒子6进行ZX变换；若粒子1、2的测量结果是|u1>1|v1>2，则Bob应该对粒子6进行X变换。在概率态制备的整个过程中，GHZ信道参数对收发双方都是未知的。上述基于未知参数GHZ信道的概率远程实系数量子态制备方法，Alice和Bob互为通信的发送方和接收方，由于采用两个相同的GHZ纠缠态作为Alice和Bob共享的量子信道，通过粒子测量及公布结果从而能实现信息的双向传递。尽管信道参数未知，Bob依然能以较大概率恢复得到待制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于未知参数GHZ信道的概率远程实系数量子态制备方法，其特征在于，包括：Alice为通信的发送方，Bob为通信的接收方，Alice与Bob共享两个相同的GHZ态(a|000>+b|111>)，其中a和b参数未知，分别由粒子1、2、3和4、5、6构成，并将其作为量子信道：

【技术特征摘要】
1.一种基于未知参数GHZ信道的概率远程实系数量子态制备方法，其特征在于，包括：Alice为通信的发送方，Bob为通信的接收方，Alice与Bob共享两个相同的GHZ态(a|000>+b|111>)，其中a和b参数未知，分别由粒子1、2、3和4、5、6构成，并将其作为量子信道：其中，Alice拥有粒子1、2，而Bob拥有粒子3、4、5和6；待制备的目标量子态为(k0|0>+k1|1>)；将通信系统的状态改写为：Alice分别对粒子1、2进行单粒子测量：Alice对粒子1进行单粒子测量时，所选用的测量基为|u0>、|u1>，其中，|u0>＝(k0|0>+k1|1>),|u1>＝(k1|0>-k0|1>)；根据对粒子1的单粒子测量结果，对粒子2进行相应基的测量；并由Alice将全部粒子的测量结果通过经典信道传给Bob；同时，Bob对所拥有的粒子3、4进行Bell测量，对粒子5进行H基测量；Bob把对粒子3、4的Bell测量结果和粒子5的H测量结果进行组合，对远程态制备能否成功进行判断。2.根据权利要求1所述的基于未知参数GHZ信道的概率远程量子态制备方法，其特征在于，“Alice根据对粒子1的单粒子测量结果，再对粒子2进行单粒子的测量；”具体为：Alice...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜敏，王旭，夏志新，黄旭，孙兵，
申请(专利权)人：苏州大学张家港工业技术研究院，苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32