【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子通信，更具体地说，它涉及一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法。
技术介绍
1、在过去的三十年里，量子力学、信息科学和计算机科学的结合产生了一门新的学科，称为量子信息科学，它包括量子通信和量子计算。量子纠缠在量子通信和量子计算中都起着重要的作用，是量子力学独有的特性，没有经典物理现象能与此对应。处于纠缠状态的量子比特之间存在非局域关联，测量和操纵量子纠缠资源可以获取和改变量子信息，从而实现许多量子任务，如量子密钥分发、量子安全直接通信、量子操作共享、量子身份认证、量子远程态制备等等。
2、正是基于量子纠缠以及必要的局域量子操作和经典通讯相辅助，1993年，bennettet等人引入了量子隐形传态(qst)的概念，利用qst技术可以将一任意未知量子态从一个量子比特远程传输到另一个量子比特上，而不需要直接传输任何物理载体。qst是实现量子信息远距离传输和量子资源远程配置的有效途径，它在实验和理论方面都得到了广泛的研究。
3、在早期的qst技术中，只涉及到两个合法的用户，即一个量子机密信息的发送者和一个接收者。然而，单个的接收者缺乏必要的制约，在有些重要的情况下可能会危及信息安全。比如军事上这个单独的接收者如果是个间谍，那么他可能会泄密，也可能会任意篡改接收到的信息，误报军情或作战指令。因此，出于信息安全的角度考虑，karlsson和bourennane于1998年提出了一种量子隐形传态的新模式，即量子信息劈裂(qis)，有时也称为量子机密共享。量子信息劈裂技术涉及三个或三个以上合法的通讯用户，
4、然而，由于qis需要用到多量子比特纠缠资源作为量子信道，涉及的参与者越多，待传输的量子信息量越大，纠缠资源的量子比特数也就越多，纠缠结构布居也就越复杂，为了完成qis任务所采用的必要量子测量及量子操作的难度和强度也就越大。正因为如此，目前存在的量子信息劈裂方法中，大部分都只涉及到三方，即只有一个监督方且存在操作难度大，传输效率低等缺陷。这在一定程度上限制了qis在未来量子网络中的应用场景，影响了qis的实用化进程。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，解决相关技术中目前存在的量子信息劈裂方法中，大部分都只涉及到三方，也即只有一个监督者且待传输的量子态多为单量子比特态，影响qis的实用化进程的技术问题。
2、本专利技术提供了一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，具有操作难度小，传输效率高等优点，包括以下步骤：
3、步骤s_1，四个合法通讯方包括一个信息发送方、两个信息监督方和一个信息接收方，四方共享一个六量子比特团簇态作为量子信道，其中量子比特1和6属于信息发送方，量子比特2和5分别属于第一信息监督方和第二信息监督方，量子比特3和4属于信息接收方；信息发送方拥有两个纠缠量子比特x和y，其任意未知态作为目标量子态；
4、步骤s_2，信息发送方对其量子比特对(x,1)和(y,6)执行两个两量子比特控制非门操作，其中量子比特x和y分别作为控制量子比特，量子比特1和6分别作为靶位量子比特；
5、步骤s_3，信息发送方利用单量子比特计算基{|0>,|1>}测量其量子比特1和6，利用单量子比特正交基{|+>,|->}测量其量子比特x和y，然后利用经典信道把测量结果发送给信息接收方；
6、步骤s_4，第一信息监督方和第二信息监督方用单量子比特正交基{|+>,|->}分别测量其量子比特2和5，然后把测量结果通过经典信道发送给信息接收方；
7、步骤s_5，信息接收方对其量子比特对(3，4)首先执行一个两量子比特控制相位门操作，然后根据信息发送方、第一信息监督方和第二信息监督方发送的测量结果信息，对量子比特对(3，4)执行相应的转换操作来恢复信息发送方的目标量子态。
8、进一步地，所述六量子比特团簇态的形式为：
9、
10、进一步地，所述两量子比特任意目标量子态的形式为：
11、
12、其中，θm,n∈(0,2π]和αm,n(m,n＝0,1)都是实数且满足这些参数信息对任何人来说都是未知的，包括信息发送者本人。
13、进一步地，所述两量子比特控制非门操作的定义为：
14、
15、其中：σ(0,0)＝|0><0|+|1><1|是一个单位操作，σ(0,1)＝|0><1|+|1><0|表示一个泡利操作。本专利技术中的另外两个泡利操作分别表示为σ(1,0)＝|0><1|-|1><0|和σ(1,1)＝|0><0|-|1><1|。
16、进一步地，所述单量子比特正交基与单量子比特计算基之间的关系为：
17、
18、进一步地，所述四个通讯方事先约定，经典比特“0”表示单量子比特计算基测量结果|0>或单量子比特正交基测量结果|+>，而经典比特“1”表示单量子比特计算基测量结果|1>或单量子比特正交基测量结果|->。
19、进一步地，所述第一信息监督方和第二信息监督方在量子信息劈裂任务中起着控制、监督和协助信息接收方重构目标量子态的作用。在步骤s_3之后，如果这两个监督方中的任何一个不同意进行本次任务，则后续步骤即刻终止。
20、进一步地，所述两量子比特控制相位门算符表示为：
21、
22、进一步地，所述两量子比特转换操作是由单位操作和泡利操作集{σ(0,0),σ(0,1),σ(1,0),σ(1,1)}中的两个操作组合而成。
23、本专利技术进一步提供了一种实现量子态信息传输处理的系统，其用于执行前述的四方劈裂一两量子比特任意态的方法。
24、本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于六量子比特cluster态作为量子信道，通过对纠缠资源进行合理的配比布局，运用一系列目前实验上已经实现的量子测量和量子操作组合，提出了一种量子信息劈裂的新方法。该方法可以实现四个通讯方(一个量子信息发送方、两个信息监督方和一个信息接收方)对两量子比特本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，步骤S_1中所述六量子比特团簇态的具体形式为：
3.根据权利要求1所述的一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，步骤S_1中所述两量子比特任意目标量子态的形式为：
4.根据权利要求1所述的一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，步骤S_2中所述两量子比特控制非门操作的定义为：
5.根据权利要求1所述的一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，步骤S_3中单量子比特正交基与单量子比特计算基之间的关系为：
6.根据权利要求1所述的一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，步骤S_3及S_4中所述单量子比特测量结果与经典信息比特之间的对应关系为：经典信息比特“0”表示单量子比特计算基测量结果|0或单量子比特正交基测量结果|+，而经典信息比特“1”表示单量子比特计算基测量结果|1或单量子比特正交基测量结果|-。
7.根据权利要求1所述的一种
8.根据权利要求1所述的一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，步骤S_5中所述两量子比特转换操作是由单位操作和泡利操作集{σ(0,0),σ(0,1),σ(1,0),σ(1,1)}中的两个操作组合而成。
9.一种实现量子态信息传输处理的系统，其特征在于，其用于执行如权利要求1-8任一所述的四方劈裂一两量子比特任意态的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，步骤s_1中所述六量子比特团簇态的具体形式为：
3.根据权利要求1所述的一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，步骤s_1中所述两量子比特任意目标量子态的形式为：
4.根据权利要求1所述的一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，步骤s_2中所述两量子比特控制非门操作的定义为：
5.根据权利要求1所述的一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，步骤s_3中单量子比特正交基与单量子比特计算基之间的关系为：
6.根据权利要求1所述的一种四方劈裂一两量子比特任意态的方法，其特征在于，步骤s_3及...
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