[发明专利]电子群态纠缠浓缩方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种电子群态纠缠浓缩方法和装置。

背景技术

无论是在量子通信还是在量子计算中，最大纠缠群态都扮演着非常重要的角色。在实际的应用中，事先制备的最大纠缠群态不可避免的会与周围的环境发生相互作用产生退相干，由最大纠缠群态变为混合态或非最大纠缠纯态。

因此，为了保证量子通信或量子计算的顺利进行，需要对其初始纠缠群态进行纠缠纯化或纠缠浓缩。纠缠纯化是为了从混合态中提取出想要的最大纠缠态。纠缠浓缩则是从非最大纠缠纯态来获得最大纠缠态。

相关技术中，在2004年Beenakker等人的工作打破了不可行定理的壁垒的基础上，将2013年Choudhury提出的一个光子群态的纠缠浓缩方案应用于电子群态的纠缠浓缩，以成功的完成电子群态的纠缠浓缩。但是，该方案对于初始电子纠缠群态的利用率以及纠缠浓缩的成功概率都不够高，且其推广方案只能应用于任意偶数2N粒子电子群态的情况，适用性不强。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种电子群态纠缠浓缩方法，该方法提高了电子群态纠缠浓缩的成功概率。

本发明的第二个目的在于提出一种电子群态纠缠浓缩装置。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的电子群态纠缠浓缩方法，包括以下步骤：获取待进行纠缠浓缩的第一初始纠缠群态，根据所述第一初始纠缠群态的信息生成第一辅助电子态；根据第一极化分束器对所述第一辅助电子态和所述第一初始纠缠群态中的第一电子进行非破坏性测量；通过电荷探测器判断非破坏性测量的结果是否为奇宇称；如果非破坏性测量的结果为奇宇称，则对预设空间模式的电子进行处理，获取最大纠缠群态；如果非破坏性测量的结果为偶宇称，则通过第二极化分束器使在同一个空间模式的两个电子被分到两个空间模式上，并对分离后预设空间模式的电子进行处理，获取第二初始纠缠群 态进行下一轮纠缠浓缩处理。

根据本发明实施例的电子群态纠缠浓缩方法，获取待进行纠缠浓缩的第一初始纠缠群态，根据第一初始纠缠群态的信息生成第一辅助电子态，进而根据第一极化分束器对第一辅助电子态和第一初始纠缠群态中的第一电子进行非破坏性测量，通过电荷探测器判断非破坏性测量的结果是否为奇宇称，如果非破坏性测量的结果为奇宇称，则对预设空间模式的电子进行处理，获取最大纠缠群态，如果非破坏性测量的结果为偶宇称，则通过第二极化分束器使在同一个空间模式的两个电子被分到两个空间模式上，并对分离后预设空间模式的电子进行处理，获取第二初始纠缠群态进行下一轮纠缠浓缩处理。该方法提高了纠缠浓缩的成功概率以及纠缠资源的利用率，且适用于任意K粒子群态的纠缠浓缩，可用性以及适应性高。

另外，在本发明的实施例中，所述对预设空间模式的电子进行处理，获取最大纠缠群态，包括：对预设空间模式的电子进行Hadamard变换操作；检测经过Hadamard变换操作的电子自旋状态是否为自旋向上态，根据检测结果获取最大纠缠群态。

在本发明的实施例中，所述根据检测结果获取最大纠缠群态，包括：如果检测获知电子自旋状态为自旋向上态，则获取第一最大纠缠群态；如果检测获知电子自旋状态为自旋向下态，则进行相位翻转操作，获取最大纠缠群态。

在本发明的实施例中，所述对分离后预设空间模式的电子进行处理，获取第二初始纠缠群态进行下一轮纠缠浓缩处理，包括：对分离后预设空间模式的电子进行Hadamard变换操作；检测经过Hadamard变换操作的电子自旋状态是否为自旋向上态，根据检测结果获取第二初始纠缠群态；根据所述第二初始纠缠群态的信息生成第二辅助电子态，以便进行下一轮纠缠浓缩处理。

在本发明的实施例中，所述根据检测结果获取第二初始纠缠群态，包括：如果检测获知电子自旋状态为自旋向上态，则获取第二初始纠缠群态；如果检测获知电子自旋状态为自旋向下态，则进行相位翻转操作，获取第二初始纠缠群态。