[发明专利]基于自对偶量子低密度奇偶校验纠错的量子网络传输方法

说明书

本发明公开了基于自对偶量子低密度奇偶校验纠错的量子网络传输方法，包括：源量子节点S随机生成循环稀疏序列L，通过循环稀疏序列L生成自对偶量子低密度奇偶校验矩阵H；使用自对偶量子低密度奇偶校验矩阵H的生成元，对待发送的量子比特序列进行编码，并通过量子信道发送给目的量子节点D；源量子节点S从待发送的量子比特序列中选取部分序列，通过经典网络信道传输给目的量子节点D；目的量子节点D将由量子信道发送过来的的量子比特序列和由经典网络信道发送过来的辅助纠错序列进行比对，计算误码率；并当误码率超过设定阈值，则进入检错及纠错阶段；根据误码伴随式判断误码种类，对每一类误码进行纠错，最终实现量子比特序列的正确传输。

技术领域

本公开涉及基于自对偶量子低密度奇偶校验纠错的量子网络传输方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提高了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

随着量子力学的发展已经能够证实，分发两个量子纠缠光子到相距超过1200公里的距离后，对其中一个光子作用，仍能保持两个光子的纠缠状态。这使得不必信任任何的中间媒介，就可远程改变量子态。同时，由于量子态可通过量子退相干的过程迅速降级，使得窃听量子对话的可能性为零，从而可以从物理机制上保证信息传输的绝对安全。因此，利用量子力学的知识，可在经典网络的基础上构建新型量子网络。

在零噪声干扰情况下，由于量子的物理性质，可以保证信息传输的绝对安全和准确。但是在实际应用时，量子态在传输过程中并不能完全消除噪声干扰。噪声的干扰会使量子态翻转等错误，常见的翻转错误有比特翻转(X翻转)和相位翻转(Z翻转)，这里统一称作误码。目前对于误码的纠正已经有了较多的解决方案。量子纠错编码是结合了量子力学里的经典纠错编码在Hilbert空间上的扩展。在目前理论较为成熟的纠错编码中，基于经典线性纠错码的CSS量子纠错码由于不能一次性纠正多种错误，其译码效率相对较低；稳定子量子纠错码的译码效率较CSS码高，但编码所需空间维数较多，译码复杂度较高。

目前需要解决的技术问题是：如何产生自对偶量子低密度奇偶校验矩阵；如何使用校验矩阵对应的生成矩阵对需要传输的量子比特序列进行编码；如何检错和纠错以实现量子比特序列的正确传输。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了基于自对偶量子低密度奇偶校验纠错的量子网络传输方法；

本公开提供了基于自对偶量子低密度奇偶校验纠错的量子网络传输方法；

基于自对偶量子低密度奇偶校验纠错的量子网络传输方法，包括：

构建自对偶量子低密度校验矩阵阶段：源量子节点S随机生成循环稀疏序列L，通过循环稀疏序列L生成自对偶量子低密度奇偶校验矩阵H；

量子信道通讯阶段：使用自对偶量子低密度奇偶校验矩阵H的生成元，对待发送的量子比特序列进行编码，并通过量子信道发送给目的量子节点D；

经典网络信道通讯阶段：与量子信道通讯阶段的通讯同时进行；源量子节点S从待发送的量子比特序列中选取部分序列作为辅助纠错序列，通过经典网络信道传输给目的量子节点D；目的量子节点D将由量子信道发送过来的的量子比特序列和由经典网络信道发送过来的辅助纠错序列进行比对，计算误码率；并当误码率超过设定阈值，则进入检错及纠错阶段；

检错及纠错阶段：根据误码伴随式判断误码种类，对每一类误码进行纠错，最终实现量子比特序列的正确传输。

作为一种可能的实现方式，所述构建自对偶量子低密度校验矩阵阶段的具体步骤为：