一种任意量子态的循环受控隐形传态方法技术

本发明专利技术涉及一种任意量子态的循环受控隐形传态方法，属于量子隐形通信方法。本发明专利技术中各通信方事先共享所构建的可选量子信道，基于此量子信道同时循环隐形传输未知单粒子、两粒子和三粒子的任意纠缠态；各参与通信方分别对自己所拥有的纠缠粒子进行Bell基测量，并通过公开信道公布各自的测量结果；控制方如果同意继续通信，则对自身拥有的粒子做{|+>,|

【技术实现步骤摘要】
一种任意量子态的循环受控隐形传态方法


[0001]本专利技术涉及一种任意量子态的循环受控隐形传态方法，属于量子隐形通信方法。

技术介绍

[0002]量子纠缠是量子信息理论的核心。一方面，纠缠可以产生非局域关联，这是局域理论和现实理论无法解释的；另一方面，它也可以用作量子资源。一个重要的应用是量子隐形传态，它可以将未知的量子态转移到遥远的地方，而无需直接的物理传输。1993年，Bennett等人提出了第一个量子隐形传态协议。此后，人们提出了基于如Bell态、GHZ态和W态等各种纠缠态的隐形传态方案，隐形传输的粒子数也逐渐增加，从单粒子态到双粒子态、三粒子态和一些特殊的N粒子态；同时，一些用于传输高维量子态的研究也相应得到了进展。
[0003]2013年，双向受控的量子隐形传态(BCQT)协议首次被人们提出。在BCQT协议中，Alice和Bob既是发送方也是接收方，他们可以在控制方Charlie的监督下同时相互隐形传送量子态。此后，双向量子隐形传态受到广泛关注，提出了基于各种纠缠态的多粒子双向(受控)隐形传态方法。
[0004]2017年，Chen等人首次提出了一种利用六量子比特纠缠态作为量子信道的循环隐形传态协议。2018年，桑证明了七量子比特纠缠态可以用于实现三个任意单量子比特态的完美循环受控隐形传态。2019年，Li等人提出了一种利用十量子比特纠缠态对任意两个粒子进行受控循环量子隐形传态的方案。Shao和Long提出了一种利用给定真七量子比特纠缠态作为量子通道实现未知单量子比特的循环控制隐形传态方案，并将其推广到以一般的真七量子比特纠缠态作为信道的场景。Shi等人专利技术了一种利用一个三维超纠缠态作为量子信道，实现任意单量子态的循环控制非对称量子隐形传态的方法。2020年，Vikram Verma提出了一个以类GHZ态作为量子通道的三方受控量子隐形传态方案。
[0005]上述方法中转移的量子态均是不对称转移特定的量子纠缠态或对称转移相同的量子纠缠态，对于一般任意形式量子态的，目前没有给出如何进行循环隐形传态。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种任意量子态的循环受控隐形传态方法，以解决目前缺少一般任意形式量子态的循环隐形传态方法的问题。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题而提供一种任意量子态的循环受控隐形传态方法，该方法包括以下步骤：
[0008]1)为各通信方共享选择的量子信道，所述的通信方包括三个参与通信方和一个控制方，所述的量子信道由16个G态中的任意6个G态的直积与{|+〉,|
‑
>}态的纠缠态构成；
[0009]2)根据所选择的量子信道为各通信方分配纠缠粒子，使各通信方拥有的纠缠粒子能够共同构成所选择的量子信道；
[0010]3)各参与通信方分别对自己所拥有的纠缠粒子进行Bell基测量，并通过公开信道公布各自的测量结果；控制方对自身拥有的粒子做{|+>,|
‑
>}基测量，并通过公开信道公布
自己的测量结果；
[0011]4)各通信方根据公布的测量结果，分别对自身拥有的粒子做相应的幺正变换，恢复出所要隐形传递的信息。
[0012]本专利技术给出了为各通信方分配量子信道中纠缠粒子的安排方法，使各通信方拥有的纠缠粒子能够共同构成所选择的量子信道，各参与通信方基于各自纠缠粒子的任意量子态进行传输；各参与通信方分别对自己所拥有的纠缠粒子进行Bell基测量，并通过公开信道公布各自的测量结果；控制方对自身拥有的粒子做{|+>,|
‑
>}基测量，并通过公开信道公布自己的测量结果；各参与通信方根据公布的测量结果，分别对自身拥有的粒子做相应的幺正变换，恢复出所要隐形传递的信息。通过上述过程，本专利技术实现了真正意义的任意未知单粒子态、两粒子态和三粒子态的概率为1的受控循环量子隐形传态方法。
[0013]进一步地，所述的参与通信方包括三方，其中第一通信方拥有一个纠缠粒子A，第二通信方拥有两个纠缠粒子B1、B2，第三通信方拥有三个纠缠粒子C1、C2、C3；第一通信方向第三通信方隐形传输任意单粒子量子态，第二通信方向第一通信方隐形传输任意两粒子量子态，第三通信方向第二通信方隐形传输任意三粒子量子态。
[0014]本专利技术通过设置通信三方，每一个通信方拥有的粒子个数不同，且按照设定的传输方向，各通信方根据自身拥有的粒子传输量子态，给出了真实意义上任意未知单粒子态、两粒子态和三粒子态的概率为1的受控循环量子隐形传态方案。
[0015]进一步地，第一通信方向第三通信方隐形传输任意单粒子量子态为|κ>
A
＝a0|0>+a1|1>，第二通信方向第一通信方隐形传输任意两粒子量子态为第三通信方向第二通信方隐形传输任意三粒子量子态为其中各系数均为复常数，且|a0|2+|a1|2＝1，|b0|2+|b1|2+|b2|2+|b3|2＝1，|c0|2+|c1|2+|c2|2+|c3|2+|c4|2+|c5|2+|c6|2+|c7|2＝1。
[0016]本专利技术基于构建的量子信道给出了对应的量子循环隐形传态方案。
[0017]进一步地，采用的Bell测量基为
[0018]进一步地，所述的幺正变换包括H门操作、CNOT操作、恒等变换I＝|0><0|+|1><1|和泡利算符σ
x
＝|0><1|+|1><0|，iσ
y
＝|0><1|
‑
|1><0|，σ
z
＝|0><0|
‑
|1><1|。
[0019]进一步地，所述量子信道中的16个G态为：
[0020][0021][0022][0023][0024][0025][0026][0027][0028]其中{|+>,|
‑
>}态为
[0029]进一步地，当控制方不同意进行循环隐形通信时，则各通信方不再对各自所拥有的粒子进行相应的操作，此次通信直接结束。
[0030]当控制方不同意循环隐形通信时，本专利技术可直接结束循环隐形通信。
[0031]进一步地，通过调整分配给各通信方所选择的共享量子信道中的纠缠粒子，以实现各参与通信方不同方向的量子循环通信。
[0032]进一步地，各参与通信方分别对自己所拥有的纠缠粒子进行Bell基测量时按照任意顺序或者同时进行测量。
附图说明
[0033]图1是任意量子态的循环受控隐形传态方法的流程图；
[0034]图2是本专利技术实施例中各通信方隐形传输任意单粒子量子态的示意图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种任意量子态的循环受控隐形传态方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)为各通信方共享选择的量子信道，所述的通信方包括三个参与通信方和一个控制方，所述的量子信道由16个G态中的任意6个G态的直积与{|+>,|
‑
>}态的纠缠态构成；2)根据所选择的量子信道为各通信方分配纠缠粒子，使各通信方拥有的纠缠粒子能够共同构成所选择的量子信道；3)各参与通信方分别对自己所拥有的纠缠粒子进行Bell基测量，并通过公开信道公布各自的测量结果；控制方对自身拥有的粒子做{|+>,|
‑
>}基测量，并通过公开信道公布自己的测量结果；4)各通信方根据公布的测量结果，分别对自身拥有的粒子做相应的幺正变换，恢复出所要隐形传递的信息。2.根据权利要求1所述的任意量子态的循环受控隐形传态方法，其特征在于，所述的参与通信方包括三方，其中第一通信方拥有一个纠缠粒子A，第二通信方拥有两个纠缠粒子B1、B2，第三通信方拥有三个纠缠粒子C1、C2、C3；第一通信方向第三通信方隐形传输任意单粒子量子态，第二通信方向第一通信方隐形传输任意两粒子量子态，第三通信方向第二通信方隐形传输任意三粒子量子态。3.根据权利要求2所述的任意量子态的循环受控隐形传态方法，其特征在于，第一通信方向第三通信方隐形传输任意单粒子量子态为|κ>
A
＝a0|0>+a1|1>，第二通信方向第一通信方隐形传输任意两粒子量子态为第三通信方向第二通信方隐形传输任意三粒子量子态为其中各系数均为复常数，且|a0|2+|a1|2＝1，|b0|2+|b1|2+|b2|2+|b3|2＝1，|c0|2+|c1|2+|c2|2+|c3|2+|c4|2+|c5|...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨本朝，李光松，段乾恒，姜学新，石雅男，于刚，王洋，黄璐，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：