申请/专利权人：南昌航空大学

申请日：2024-01-17

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117879813A

主分类号：H04L9/08

分类号：H04L9/08

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：本申请涉及一种振幅阻尼信道中高维量子态的共享方法，它包括两个阶段：第一阶段为基于相干性补偿的方法实现振幅阻尼信道中纠缠纯态在多方之间的共享过程，所述振幅阻尼信道中，包括分发者想与n‑1个参与者之间共享d能级量子系统下的纠缠纯态，第二阶段为基于共享的纠缠纯态实现概率性的量子态共享过程，若分发者想与n‑1个参与者共享单粒子未知的待共享量子态，则以第一阶段共享的n粒子的纠缠纯态作为量子信道，获得待共享量子态和量子信道的张量积态。本发明能够对高能级量子系统进行相干性补偿，实现重构量子态的保真度为1，克服振幅阻尼信道噪声会使量子系统发生退相干效应，降低量子态共享方案中重构量子态保真度的缺陷。

主权项：1.一种振幅阻尼信道中高维量子态的共享方法，其特征在于，包括两个阶段：第一阶段为基于相干性补偿的方法实现振幅阻尼信道中纠缠纯态在多方之间的共享过程，所述振幅阻尼信道中，包括秘密量子态的分发者Alice想与n-1个参与者Bob1，Bob2，…，Bobn-1之间共享d能级量子系统下的纠缠纯态，相干性补偿的具体步骤为：S101：分发者Alice根据其拥有的单粒子A和单粒子T制备两个粒子的最大纠缠Bell态|ψ0,0A,T，并将单粒子T经振幅阻尼信道发送给参与者Bob1；S102：当参与者Bob1收到单粒子T后，参与者Bob1对其制备的单粒子B1和收到的单粒子T执行联合的酉操作RSC，单粒子B1的初始态制备于计算基态|0，其中，|·为右矢，表示该对象为一向量，单粒子T和单粒子B1分别为控制量子位和目标量子位；随后，参与者Bob1通过振幅阻尼信道将单粒子T发送给参与者Bob2；S103：参与者Bob2和其余的n-3个参与者重复步骤S102的操作，最后一位参与者Bobn-1将单粒子T通过振幅阻尼信道发送给分发者Alice；S104：分发者Alice收到单粒子T后，对单粒子A和单粒子T执行联合的酉操作LSC，其中，单粒子A和单粒子T分别为控制量子位和目标量子位；随后，分发者Alice对单粒子T执行Z基{|Zj,j＝0,1,...,d-1}上的单粒子测量SPM操作；若分发者Alice的测量结果为计算基态|Z0，则表明此次相干性补偿获得成功，分发者Alice和n-1个参与者成功实现了GHZ纠缠纯态的共享，此时分发者Alice和n-1个参与者之间共享的是n粒子的纠缠纯态若分发者Alice的测量结果不为计算基态|Z0，则表明此次相干性补偿未获得成功，分发者Alice和n-1个参与者继续重复上述过程直至相干性补偿获得成功，实现纠缠纯态的共享；第二阶段为基于共享的纠缠纯态实现概率性的量子态共享过程，在振幅阻尼信道下，若分发者Alice想与n-1个参与者Bob1，Bob2，…，Bobn-1之间共享单粒子未知的待共享量子态则以第一阶段共享的n粒子的纠缠纯态作为量子信道，获得待共享量子态|φS和量子信道的张量积态；其中，βj为一复数，|βj|2表示量子态|φ处于计算基态|j的概率；对于第m个参与者Bobm，1≤m≤n-1，当参与者Bobm为重构方时，其余n-2个参与者Bob1，…，Bobm-1，Bobm+1，…，Bobn-1作为协助方帮助重构方重构分发者Alice共享的秘密量子态，高维量子系统下基于纠缠纯态的多方量子态共享包括以下步骤：S201：分发者Alice在其拥有的2-quditS，A上执行Bell态基底测量BSBM操作；当分发者Alice的测量结果为|ψt,h，t,h∈{0,1,…,d-1}时，计算n-1个参与者所拥有的n-1-qudit系统的塌缩态其中，|ψt,h表示2-qudit的最大纠缠Bell态；S202：n-2个协助方在其各自拥有的单粒子上执行X基底{|Xj,j＝0,1,…,d-1}上的单粒子测量SPM操作，其中，重构方根据n-2个协助方的X基测量结果计算本地粒子Bm塌缩后的量子态S203：分发者Alice与n-2个协助方将各自的测量结果通过认证的经典信道传输给参与者Bobm，参与者Bobm在获得测量结果后，在其拥有的本地粒子Bm上执行酉操作UF实现对本地粒子Bm的量子态演化；S204：参与者Bobm引入一个辅助粒子Aux，辅助粒子Aux的初始态制备于计算基态|0；基于基底τ，参与者Bobm在本地粒子Bm和辅助粒子Aux上执行联合酉操作UAux，将本地粒子Bm和辅助粒子Aux转化为量子态S205：参与者Bobm在辅助粒子Aux上执行Z基上的单粒子测量SPM操作，如果获得测量结果|Z0，则表明参与者Bobm成功在本地粒子Bm上恢复了分发者Alice共享的量子态|φS；否则，量子态共享失败，无法重构Alice共享的量子态|φS。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南昌航空大学 一种振幅阻尼信道中高维量子态的共享方法

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