信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法技术

本发明专利技术公开了一种信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，包括将若干中间节点中的任意一个具有高维调制能力的中间节点作为调制节点，并确定发送终端与调制节点之间的GHZ信道以及调制节点与接收终端之间的GHZ信道；待传送信息由发送终端发送至接收终端；由调制节点引入辅助粒子进行幺正操作对信道进行调制，若信道调制成功，则由发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给接收终端，由接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，若信道调制失败，则由发送终端将待传送信息保留。本发明专利技术将复杂的高维信道调制操作转交给调制节点，同时引入辅助粒子来执行复杂的高维量子操作，通过各个通信节点协同合作完成信息传送。作完成信息传送。作完成信息传送。

【技术实现步骤摘要】
信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法


[0001]本专利技术涉及通信网络及信息传播
，尤其涉及信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法。

技术介绍

[0002]目前量子通信理论包含三个主要分支：量子秘钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)、量子安全直接通信(Quantum Secure Direct Communication,QSDC)以及量子隐形传态(Quantum Teleportation,QT)。其中量子安全直接通信的目的是借助量子信道在通信者之间传输经典消息，与之相对应的是在通信者之间直接传输量子态。早在1993年Bennett等学者首次提出量子隐形传态的概念，即通信双方共享纠缠对，发送终端不需要发送粒子本身就能将未知量子态传送到远端的另一个粒子上。特别是1997年底奥地利Zeilinger研究小组首先在实验上成功的演示量子隐形传态，此后，这一新兴理论迅速成为量子通信领域的一个研究热点，各种各样的隐形传态方法以及实验也被相继提出。
[0003]量子隐形传态在量子通信和量子信息中起着重要作用，它代表了许多量子技术发展的基本要素，例如量子中继器、量子门隐形传态、基于测量的计算以及端口
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基于量子隐形传态等。其中量子隐形传态的过程如下：首先，发送者Alice和接收者Bob共享一个最大纠缠的贝尔信道；然后，Alice以Bell为基础对她的两个粒子执行联合测量，并将结果告知Bob；之后根据测量结果，Bob对其粒子执行四个幺正操作之一以恢复原始信息。如果Alice能够区分所有四种可能的测量结果，则原则上可以以100％的成功率完成传送过程，这称为确定性传送。确定性量子隐形传态通常依赖于最大纠缠信道。然而，在现实的隐形传送场景中，由于量子态与其周围环境之间不可避免的耦合效应，大多数信道很容易从最大纠缠态演变为非最大纠缠态。这将增加信息丢失的风险并降低信道的保真度。之后，若干概率隐形传态方案被提出，它们利用各种非最大纠缠态作为量子信道，如爱因斯坦
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波多尔斯基
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罗森(EPR)状态、团簇状态，W状态以及混合状态等。如Li等人提出了一种概率隐形传态方案，以多种非最大纠缠的贝尔态作为量子信道来传输未知的量子态。Chen等人提出了一个概率的隐形传态协议，该协议具有多个部分纠缠的贝尔状态，以传送未知的多粒子GHZ状态。高等人提出了一种方案，用两个三粒子纠缠的W态作为量子信道来传送未知的三粒子W态。
[0004]众所周知，在d维量子系统中执行幺正运算比在二维中执行更具挑战性。近些年来，d维量子系统中的一些隐形传态协议已经被提出了。例如，Wei等人报告了多方共享d维隐形传态协议。周等人给出了任意d维m粒子的受控隐形传态的一般形式。Long等人提出了一种传输任意d维GHZ状态的方案。据我们所知，还没有关于所有参与的节点都通过网络中不同的d维GHZ信道进行链接的非破坏性隐形传送方案的报告。注意到余下的挑战是当概率隐形传态失败时如何保留原始未知状态。为了实现具有多个部分纠缠信道的确定性隐形传态，研究人员引入了辅助粒子来辅助未知的粒子状态传输。例如，Roa等人提出了一种方案，当概率远传失败时，发送终端仍可以恢复原始的未知状态。后来，付等人报道了一种多跳无损传送协议，该协议使用多个非最大纠缠的贝尔对作为信道。
[0005]但是目前缺少解决量子通信网络中最大纠缠信道非最大纠缠演化问题以及高维多粒子幺正操作难以执行问题的隐形传态方法。

技术实现思路

[0006]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缺少解决量子通信网络中最大纠缠信道非最大纠缠演化问题以及高维多粒子幺正操作难以执行问题的隐形传态方法的问题。
[0007]为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，所述系统包括发送终端、接收终端和若干中间节点，方法包括：
[0008]将若干中间节点中的任意一个具有高维调制能力的中间节点作为调制节点，并确定所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道以及所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道；
[0009]待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端；
[0010]由所述调制节点引入辅助粒子进行幺正操作对信道进行调制，若信道调制成功，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，若信道调制失败，则由所述发送终端恢复出待传送信息。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，确定所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道，包括：
[0012]由所述发送终端和所述调制节点之间的中间节点执行广义Bell态测量和GH测量，并将测量结果发送至发送终端，由所述发送终端执行幺正操作来构建所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，确定所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道，包括：
[0014]由所述调制节点和所述接收终端之间的中间节点执行广义Bell态测量和GH测量，并将测量结果发送至调制节点，并由所述调制节点执行幺正操作来构建所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，连接所述发送终端、调制节点以及接收终端之间的两个非最大纠缠态如下：
[0016][0017][0018]式中，是信道参数且满足归一化条件
[0019]在本专利技术的一个实施例中，待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端的同时，由所述调制节点进行幺正操作进行信道调制，包括：
[0020]由所述发送终端对其持有的粒子进行Bell测量，并对所述调制节点与所述中间节点持有的粒子进行GH操作，同时，所述调制节点对其持有的粒子进行幺正操作进行信道调
制，其中所述调制节点持有的粒子包括引入的辅助粒子。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，由所述调制节点引入辅助粒子进行幺正操作对信道进行调制，包括：
[0022]所述调制节点在基{|0>,|1>}下对辅助粒子进行测量操作，若所述调制节点的测量结果为|0
e
，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息；若所述调制节点的测量结果为|1＞
e
，则由所述发送终端将所述待传送信息保留在所述发送终端。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述调制节点在基{0>,|1＞}下对辅助粒子进行测量操作，若所述调制节点的测量结果为|0＞
e
，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，包括：
[0024]由所述发送终端对其持有的粒子进行正交投影测量，得到第一测量结果；
[0025]由所述调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于，所述系统包括发送终端、接收终端和若干中间节点，方法包括：将若干中间节点中的任意一个具有高维调制能力的中间节点作为调制节点，并确定所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道以及所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道；待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端；由所述调制节点引入辅助粒子进行幺正操作对信道进行调制，若信道调制成功，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，若信道调制失败，则由所述发送终端恢复出待传送信息。2.如权利要求1所述的由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于：确定所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道，包括：由所述发送终端和所述调制节点之间的中间节点执行广义Bell态测量和GH测量，并将测量结果发送至发送终端，由所述发送终端执行幺正操作来构建所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道。3.如权利要求1所述的由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于：确定所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道，包括：由所述调制节点和所述接收终端之间的中间节点执行广义Bell态测量和GH测量，并将测量结果发送至调制节点，并由所述调制节点执行幺正操作来构建所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道。4.如权利要求1所述的由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于：连接所述发送终端、调制节点以及接收终端之间的两个非最大纠缠态如下：特征在于：连接所述发送终端、调制节点以及接收终端之间的两个非最大纠缠态如下：式中，是信道参数且满足归一化条件5.如权利要求1所述的由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于：待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端的同时，由所述调制节点进行幺正操作进行信道调制，包括：由所述发送终端对其持有的粒子进行Bell测量，并对所述调制节点与所述中间节点持有的粒子进行GH操作，同时，所述调制节点对其持有的粒子进行幺正操作进行信道调制，其中所述调制节点持有的粒子包括引入的辅助粒子。6.如权利要求1所述的由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于：由所述调制节点引入辅助粒子进行幺正操作对信道进行调制，包括：所述调制节点在基{|0>,|1>}下对辅助粒子进行测量操作，若所述调制节点的测量结果为|0>
e
，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息；若所述调制节点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁祎，刘芹，姜敏，苗天宇，汪澳，孙兵，陈虹，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：