一种光量子态的可控远程操控方法技术

本发明专利技术涉及量子通信技术领域，具体为一种光量子态的可控远程操控方法。本方法通过科学合理设置量子正交测量基再结合可控远程操控策略，以非最大纠缠MS态为量子纠缠信道，依据可控远程量子态操控协议，在控制方的控制下实现量子态确定的远程操控。由于本发明专利技术的远程量子态操控协议受控制方控制，只有在与控制方合作的情况下才能完成量子态的可控远程操控，同时本发明专利技术无需基于理想状况下以最大纠缠信道为量子纠缠信道，因此与现有的量子态远程操控方法相比，本发明专利技术具有更高的安全性和稳定性，有效提高了通信效率。

A Controllable Remote Control Method for Optical Quantum States

The invention relates to the field of quantum communication technology, in particular to a controllable remote control method of an optical quantum state. By setting quantum orthogonal measurement bases scientifically and reasonably and combining with controllable remote manipulation strategy, this method takes non-maximum entangled MS state as quantum entanglement channel, and realizes remote manipulation of quantum state determination under the control of the controller according to controllable remote quantum state manipulation protocol. Since the remote quantum state control protocol of the present invention is controlled by the controlling party, the controllable remote control of the quantum state can be completed only in cooperation with the controlling party. At the same time, the present invention does not need to take the maximum entanglement channel as the quantum entanglement channel under the ideal condition. Therefore, compared with the existing quantum state remote control method, the present invention has higher security and stability, and can be effectively raised. It improves the communication efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种光量子态的可控远程操控方法
本专利技术涉及量子通信
，具体为一种光量子态的可控远程操控方法。
技术介绍
量子态是量子通信与量子计算的信息载体，加载在量子态上信息的安全受到了不确定性关系、不可克隆原理等量子力学基本原理的保障，因此可以保证通讯的绝对安全，其中量子态操控是量子通信的重要任务之一。当前的量子态远程操控方案绝大多数都是基于理想状况下以最大纠缠信道为量子纠缠信道的远程操控方案，或者是基于部分纠缠态的量子态概率远程操控方案，而没有基于部分纠缠信道确定的量子态可控远程操作方案，主要原因在于难以找到合适的量子纠缠信道以及相匹配的量子测量方法。由于现有的量子态远程操控方法都是基于理想状况下，因此操控的稳定性和安全性都很差。同时当前的量子通信学术领域，大都是关于光量子计算方法的研究，例如中国科学技术大学博士学位论文《光量子计算及其算法实现》，作者：蔡昕东，时间：2015年5月，通常这类研究都只有光量子的详细计算方法，但无具体的基于非理想状况下的光量子操控方法，因此当前的量子通信领域仍旧无法有效提高量子通信的效率和安全性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术一种光量子态的可控远程操控方法，通过科学合理设置量子正交测量基再结合可控远程操控策略，以非最大纠缠MS态为量子纠缠信道，依据可控远程量子态操控协议，在控制方的控制下实现量子态确定的远程操控。由于远程量子态操控协议受控制方控制，只有在与控制方合作的情况下才能完成量子态的可控远程操控，同时本专利技术无需基于理想状况下以最大纠缠信道为量子纠缠信道，因此本专利技术与现有的量子态远程操控方法相比安全性和稳定性都要高出许多，从而有效解决了上述问题。本专利技术采用的技术方案是：一种光量子态的可控远程操控方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(1)：通讯三方共享2个非最大纠缠MS态式中复数d1、d2、d3、d4满足归一化关系：|d1|2+|d2|2＝1、|d3|2+|d4|2＝1，所述通讯三方为发送方、接收方、控制方，所述发送方拥有第一发送粒子A1和第二发送粒子A2，所述接收方拥有第一接收粒子B1和第二接收粒子B2，所述控制方拥有第一控制粒子C1和第二控制粒子C2，所述接收方还拥有第三接收粒子b，所述粒子b的单量子态为|x>b＝(α0|0>+α1|1>)b，式中系数α0、α1满足归一化关系：|α0|2+|α1|2＝1，其中|0>代表光量子水平偏振态，|1>代表光量子垂直偏振态；步骤(2)：接收方分别对第三接收粒子b、第一接收粒子B1执行贝尔基测量得到测量结果i1和i2，其中i1＝0或1、i2＝0或1，控制方对第一控制粒子C1执行正交投影测量得到测量结果k1，其中k1＝0或1，此时由第一发送粒子A1、第一接收粒子B1、第一控制粒子C1和第三接收粒子b组成的复合系统状态表示为：，式中代表第一接收粒子B1和第三接收粒子b进行贝尔基测量后的状态，其中表示k1+i1模2，代表第一发送粒子A1和第一控制粒子C1塌缩成与测量结果i1、i2相应的状态；步骤(3)：接收方将测量结果i1、i2传输至发送方，控制方将测量结果k1传输至发送方后，第一发送粒子A1的状态继而塌缩成与测量结果i1、i2、k1相应的状态然后发送方根据粒子A1所处的状态选择对粒子A1执行相应的局域幺正操作即重建粒子A1原来的单量子态，其中或1，所述及i1的对应关系如下表所示：步骤(4)：在第一发送粒子A1上重建原来的单量子态后，发送方用量子操控Ux将粒子A1状态演化为目标状态式中系数α'0、α′1满足归一化关系：|α0'|2+|α1'|2＝1，然后发送方再分别对第一发送粒子A1、第二发送粒子A2执行贝尔基测量得到测量结果i3和i4，其中i3＝0或1、i4＝0或1，控制方对第二控制粒子C2执行正交投影测量得到测量结果k2，其中k2＝0或1，此时由第一发送粒子A1、第二发送粒子A2、第二接收粒子B2和第二控制粒子C2组成的复合系统状态表示为：，式中代表粒子A1、粒子A2进行贝尔基测量后的状态，其中表示k2+i3模2，代表第二接收粒子B2和第二控制粒子C2塌缩成与测量结果i3、i4相应的状态；步骤(5)：发送方将测量结果i3、i4传输至接收方，控制方将测量结果k2传输至接收方后，第二接收粒子B2的状态继而塌缩成与测量结果i3、i4、k2相应的状态然后接收方根据粒子B2所处的状态选择对粒子B2执行相应的局域么正操作式中或1，所述及i3的对应关系如下表所示：对粒子B2执行完局域么正操作后，根据即在粒子B2上完成制备目标态。进一步的，所述第一控制粒子C1执行正交投影测量后的状态为当k1＝0时，当k1＝1时，进一步的，步骤(2)中，所述与测量结果i1、i2的对应关系如下：当i1＝i2＝0，当i1＝0、i2＝1，当i1＝1、i2＝0，当i1＝1、i2＝1，粒子b执行贝尔基测量后的状态为|x0>b＝(α0|0>+α1|1>)b、|x1>b＝(α0|0>-α1|1>)b、|x′0>b＝(α0|1>+α1|0>)b、|x′1>b＝(α0|1>-α1|0>)b，此时粒子A1的状态已由粒子b赋予，因此式中进一步的，所述第二控制粒子C2执行正交投影测量后的状态为当k2＝0时，当k2＝1时，进一步的，步骤(4)中，所述与测量结果i3、i4的对应关系如下：当i3＝i4＝0，当i3＝0、i4＝1，当i3＝1、i4＝0，当i3＝1、i4＝1，粒子B2的状态由粒子A1执行贝尔基测量后赋予，因此式中进一步的，步骤(3)中，接收方通过经典信道将测量结果i1、i2传输至发送方，控制方通过经典信道将测量结果k1传输至发送方。进一步的，步骤(5)中，发送方通过经典信道将测量结果i3、i4传输至接收方，控制方通过经典信道将测量结果k2传输至接收方。通过经典信道传输测量结果可有效降低制作成本。为了远程操控光量子态，首先接收方对第三接收粒子b、第一接收粒子B1执行贝尔基测量并将测量结果通过经典信道传送给发送方，同时控制方对第一控制粒子C1执行相应地正交投影测量，并将测量结果通过经典信道传送给发送方，然后发送方依据接收方和控制方的测量结果在第一发送粒子A1上重建单量子态，再用量子操控Ux将粒子A1状态演化为目标状态接着发送方再对第一发送粒子A1、第二发送粒子A2执行贝尔基测量并将测量结果通过经典信道传送给接收方，同时控制方对第二控制粒子C2执行正交投影测量，并将测量结果通过经典信道传送给接收方，最后接收方依据发送方和控制方的测量结果选择对第二接收粒子B2执行局域么正操作从而完成在粒子B2上制备目标态综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果：本专利技术一种光量子态的可控远程操控方法，与现有的量子态远程操控技术相比，具有安全性和稳定性更高等优点，从而提高了通信效率，而且实施本专利技术所需的光学器件均为常见的线性光学元件，因此易操作、实用性强，具有大规模推广应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光量子态的可控远程操控方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(1)：通讯三方共享2个非最大纠缠MS态

【技术特征摘要】
1.一种光量子态的可控远程操控方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(1)：通讯三方共享2个非最大纠缠MS态式中复数d1、d2、d3、d4满足归一化关系：|d1|2+|d2|2＝1、|d3|2+|d4|2＝1，所述通讯三方为发送方、接收方、控制方，所述发送方拥有第一发送粒子A1和第二发送粒子A2，所述接收方拥有第一接收粒子B1和第二接收粒子B2，所述控制方拥有第一控制粒子C1和第二控制粒子C2，所述接收方还拥有第三接收粒子b，所述粒子b的单量子态为|x>b＝(α0|0>+α1|1>)b，式中系数α0、α1满足归一化关系：|α0|2+|α1|2＝1，其中|0>代表光量子水平偏振态，|1>代表光量子垂直偏振态；步骤(2)：接收方分别对第三接收粒子b、第一接收粒子B1执行贝尔基测量得到测量结果i1和i2，其中i1＝0或1、i2＝0或1，控制方对第一控制粒子C1执行正交投影测量得到测量结果k1，其中k1＝0或1，此时由第一发送粒子A1、第一接收粒子B1、第一控制粒子C1和第三接收粒子b组成的复合系统状态表示为：式中代表第一接收粒子B1和第三接收粒子b进行贝尔基测量后的状态，其中表示k1+i1模2，代表第一发送粒子A1和第一控制粒子C1塌缩成与测量结果i1、i2相应的状态；步骤(3)：接收方将测量结果i1、i2传输至发送方，控制方将测量结果k1传输至发送方后，第一发送粒子A1的状态继而塌缩成与测量结果i1、i2、k1相应的状态然后发送方根据粒子A1所处的状态选择对粒子A1执行相应的局域幺正操作即重建粒子A1原来的单量子态，其中或1，所述及i1的对应关系如下表所示：步骤(4)：在第一发送粒子A1上重建原来的单量子态后，发送方用量子操控Ux将粒子A1状态演化为目标状态式中系数α'0、α′1满足归一化关系：|α0'|2+|α1'|2＝1，然后发送方再分别对第一发送粒子A1、第二发送粒子A2执行贝尔基测量得到测量结果i3和i4，其中i3＝0或1、i4＝0...

【专利技术属性】
技术研发人员：周萍，焦显芳，吕舒欣，
申请(专利权)人：广西民族大学，
类型：发明
国别省市：广西,45