【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子信息处理以及量子态制备，尤其涉及一种基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法。
技术介绍
1、在各种量子信息处理任务中，量子纠缠发挥着至关重要的角色，包括量子隐形传态(qt)、量子密钥分发(qkd)以及远程状态制备(rsp)等；其主要目标是通过安全地传输量子态，而通过利用量子纠缠的非局域特性，在量子态中传输编码信息，而无需依赖传统的物理传输方法。
2、rsp方法在2000年，由lo等学者首次提出。在rsp中，发送方通过共享纠缠和经典通信的方式，使接收方能够制备所需的量子态。这与传统的qt方案存在一个重要的区别，即在rsp中，发送方完整地知晓接收方所需的量子态信息，无需进行测量，而在传统的qt中，发送方和接收方都不知道需要测量的量子态。因此，rsp方法在经典通信成本方面具有显著的优势。鉴于rsp方法的这些优点，研究人员已进行了广泛的研究，并提出了多种理论方案，包括低纠缠态rsp、联合rsp、qutrit态rsp、多量子位态rsp等。
3、作为一种重要的通信方式，量子组播能够以相对较低的复杂度实现各种信息传输任务。这使得量子组播成为不可或缺的支持技术，广泛应用于量子网络、量子密钥分发和量子计算等领域。在2018年，yu等通过多量子位纠缠信道分别提出了单量子位态和双量子位态的量子广播和多播方案。在2019年，yu等人提出了一种通过8量子位部分纠缠信道实现不同量子态的量子组播rsp方案。2020年，zhao等人提出了一种利用6量子位部分纠缠信道将单量子位状态广播给三个远程接收器的方案。最近
4、在发送方和接收方共用信道时，不可避免地会产生噪声干扰。此外，随着节点数量的增加，计算复杂度也逐渐增大，噪声的积累也在不断升级，降低了量子信息处理的效率，无法保证量子信息传输的完整性与安全性。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中噪声干扰较大，计算复杂度较大，量子信息处理效率降低，量子信息传输的完整性与安全性降低等问题；为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，引入了量子纠错码的概念，将量子信息编码为物理量子比特，并进行错误检测和纠错操作，以有效地保护量子信息，从而制备非最大纠缠系统下的多方容错团簇态。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：构建量子纠缠信道资源；其中，所述量子纠缠信道包括发送方和接收方bob1,bob2...bobm，所述发送方与所述接收方之间共享2m对非最大纠缠bell态的粒子，并将所述非最大纠缠bell态的粒子分发至所述发送方与各个所述接收方；根据粒子分发过程中在所述量子纠缠信道中产生的错误构造纠错矩阵，并使用所述纠错矩阵对产生错误的量子纠缠信道进行纠错，使得所述产生错误的量子纠缠信道恢复至初始状态；构造幅度测量基和相位测量基，根据所述幅度测量基和所述幅度测量基对所述发送方拥有的粒子进行测量操作，得到测量结果，并通过经典信道将所述测量结果同步告知各个接收方；各个所述接收方接收到所述测量结果，并根据所述测量结果的不同对其拥有的粒子进行相应的预设幺正操作，得到各个所述接收方所制备的原始状态；通过引入辅助粒子生成非最大纠缠团簇态量子态。
3、在本专利技术的一个实施例中，所述发送方拥有的所述最大纠缠bell态的粒子表示为：
4、
5、所述接收方拥有的所述最大纠缠bell态的粒子表示为
6、
7、其中，i＝1，2，3...m。
8、在本专利技术的一个实施例中，所述量子纠缠信道表示为：
9、
10、其中，i＝1，2，3...m，|g>为所述量子纠缠信道。
11、在本专利技术的一个实施例中，所述产生错误的量子纠缠信道表示为：
12、
13、其中，均为所述产生的错误，figixiyi＝0，1。
14、在本专利技术的一个实施例中，所述纠错矩阵表示为：
15、
16、在本专利技术的一个实施例中，所述幅度测量基表示为：
17、
18、其中，|ηi>为所述幅度测量基；st为一组列向量，pi为一个4×4矩阵；pi表示为：
19、
20、
21、其中，ɑ、β、μ、ν的值均未知，且|ɑ|2+|β|2+|μ|2+|ν|2＝1；
22、s表示为：
23、s＝{|00...0>2m,|00...1>2m...|11...1>2m}
24、所述相位测量基表示：
25、
26、其中，|μi>为所述相位测量基；
27、当pi的测量结果pi(|00>,|01>|10>|11>)t是|λk>i时
28、其中，k＝1,2,3,4；|λk>i为pi的分解形式；具体表示为：
29、
30、
31、其中，θ为相位角度值。
32、在本专利技术的一个实施例中，所述接收方制备的原始状态表示为：
33、
34、在本专利技术的一个实施例中，执行所述测量后的所述量子纠缠信道表示为：
35、
36、在本专利技术的一个实施例中，通过引入辅助粒子生成非最大纠缠团簇态量子态的具体步骤包括:所述发送方引入m组辅助粒子，每组所述辅助粒子包括初态为的辅助粒子；
37、根据所述辅助粒子分别对粒子对执行cnot操作，得到所述非最大纠缠团簇态量子态；所述非最大纠缠团簇态量子态表示为：
38、
39、其中，ai、bi均为所述辅助粒子，i＝1,2,3...m。
40、在本专利技术的一个实施例中，所述预设幺正操作包括:
41、u1＝|0><0|+|1><1|
42、u2＝|0><0|-|1><1|
43、u3＝|0><1|-|1><0|
44、u4＝|0><1|+|1><0|
45、对于m个所述接收方，各个所述接收方根据所述测量结果构造幺正矩阵；所述幺正矩阵表示为：
46、
47、其中，k＝1，2，3，4。
48、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
49、本专利技术所述的一种基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，引入了量子纠错码的概念，将量子信息编码为物理量子比特，并进行错误检测和纠错操作，以有效地保护量子信息；本申请构建的量子纠缠信道为非最大纠缠bell信道，大大降低了计算复杂度；本申请利用量子组播技术进行量子态制备，提高了量子信息处理的效率；本申请引本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求6所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于，通过引入辅助粒子生成非最大纠缠团簇态量子态的具体步骤包括:
10.根据权利要求1所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态
...【技术特征摘要】
1.一种基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于量子组播机制的多方容错团簇态量子态制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟甜甜，左俊豪，张旭，王延萌，姜敏，周刘蕾，陈虹，黄旭，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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