[发明专利]一种全概率任意多方量子态远程联合制备方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体指的是一种全概率任意多方量子态远程联合制备方法。

背景技术

众所周知，目前通信信道传送的是数字信号或模拟信号。由于信道具有非理想的频率响应特性、噪声干扰及信号通过信道传输时搀杂进去的其他干扰，损害了发送信号并使接收的信号波型产生失真或使接收的数字信号码元产生错误。对于此类干扰，目前主要通过两种方式来保证信道的正确传输：一方面是提高线路及传输设备的性能和质量，如采用光纤；另一方面是采用差错控制策略，如循环冗余检验方法等。然而，提高线路和设备需要技术的更新以及大量的投资，而使用差错检验则不可避免地浪费通信资源，减缓了通信速度。因此，保证信息的正确传输一直是经典网络通信急需解决的难题。随着量子信息技术的发展，一些基于量子特性的网络通信方法被陆续提出，如量子密钥分配（QKD）、量子安全直接通信(QSDC)、量子秘密共享（QSS）、以及量子隐形传态(QT)等。这些通信方法主要以微观粒子作为信息载体，凭借着其特有的一些量子性质，如相干性、纠缠特性等，避免传输时的干扰，具有无条件的安全性、准确性。在此背景下,利用量子信息技术来解决信息的传输问题得到越来越多的关注。

量子态远程制备(RSP)是量子隐形传态(QT)的衍生，两者的区别仅在于是否知晓所传输的量子态，即前者事先知晓所传输的是什么量子态而后者完全不知。具体而言，RSP是指基于量子纠缠特性，在发送方已知需制备的量子态信息的条件下，协助远方接受者制备出该量子态。相比量子隐形传态，量子态远程制备具有更好的潜在应用前景，因此近十几年来受到国内外学者的广泛关注。自2001年Bennett等人提出了第一个RSP协议以来，各类RSP协议被不断提出,RSP也经历了一个从制备单粒子态发展到制备多粒子态,从概率性制备发展到确定性（全概率）制备的过程。

另外，从参与者上看，大多数RSP中只有一个发送方和一个接收方。考虑到制备的安全性，部分研究者开始关注如何实现多个发送者联合向一个接收者传送量子态的问题。量子态远程联合制备(JRSP)正是为了解决这一问题而提出的新型制备技术，其要求多个发送方共享需制备的量子态信息。由于需制备量子态信息并不是由某一发送者独占，而是所有发送方之间共享，因此JRSP安全性理论上比一般RSP高。就目前研究而言，大多数JRSP方案只停留在两方联合制备上，任意多方量子态远程制备鲜有报道，其原因在于难以找到恰当的通用测量基和正确的分步制备策略。然而在实际应用中，我们知道相对于两方联合制备，任意多方联合制备更加灵活、安全，也更具实际应用意义。本发明旨在通过巧妙构造实部、虚部通用测量基，结合分步制备策略，提出了一种全概率任意多方量子态远程联合制备方法。该方法在任意N个发送方的参与下，通过联合制备的方式接受者最终可获得所需量子态，且概率为1（全概率）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，给出一种全概率任意多方量子态远程联合制备方法。所述方法利用EPR对作为量子信道，通过构造实部、虚部通用测量基，结合分步制备策略，从而实现任意多方量子态远程联合制备，以提高远程制备的安全性和灵活性。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种全概率任意多方量子态远程联合制备方法，所述方法参与者共有N+1个，包括N个发送者和一个接收者；N个发送者中，一个发送者为核心发送者，另N-1个发送者为辅助发送者；N为自然数；

核心发送者、辅助发送者、接受者共享N个EPR对，表示如下：