[发明专利]基于双向混合量子信息交流的蝶形网络编码方法

权利要求书

1.一种基于双向混合量子信息交流的蝶形网络编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：两对对话方的源节点A_j、目的节点B_j和控制方C_j交叉共享一个五比特Brown态信道的蝶形网络，其中j∈(0,1)，A_j向B_j和中间节点M₀传输信息的经典信道为Q_i，B_j向A_j和中间节点M₁传输信息的经典信道为T_i，其中i∈(0，……,6)；源节点A₀拥有粒子(a₀₀,a₀₁)、A₁拥有粒子(a₁₀,a₁₁)，目的节点B₀拥有粒子(b₀₀,b₀₁)、B₁拥有粒子(b₁₀,b₁₁)，C₀拥有粒子c₀、C₁拥有粒子c₁；

步骤2：B_j中各节点分别引入辅助粒子并对粒子对(b_j0,b_j1)和(b_j0,b_j2)执行CNOT操作；

源节点A_j对粒子(a_j2，a_j0)执行Bell测量，源节点A₀将测量信息转换为对应的经典信息形式并通过任意经典信道传给目的节点B₁和控制方C₀，源节点A₁将测量信息转换为对应的经典信息形式并通过任意经典信道传给目的节点B₀和控制方C₁；

同时目的节点B_j对粒子b_j0执行幅度测量，B₀将测量结果通过任意经典信道发送给A₁，B₁将测量结果通过任意经典信道发送给A₀；接着B_j根据幅度测量的结果对粒子b_j2执行相位测量；B₀将测量信息转换为对应的经典信息形式并通过任意经典信道传给源节点A₁和控制方C₀，B₁将测量信息转换为对应的经典信息形式并通过任意经典信道传给源节点A₀和控制方C₁；

若控制方C_j同意源节点A_j与目的节点B_j之间的信息交流，那么控制方C_j对A_j和B_j中的各粒子执行单粒子测量；

步骤3：源节点A₀将测量结果转化为对应的经典信息X₀，将辅助信息X₀通过信道Q₁传送给目的节点B₁、通过信道Q₀传送给中间节点M₀；源节点A₁将测量结果转化为对应的经典信息X₁，将辅助信息X₁通过信道Q₃传送给目的节点B₀、通过信道Q₂传送给中间节点M₀；目的节点B₁将测量结果转化为对应的经典信息Y₁，将辅助信息Y₁通过信道T₃传送给源节点A₀、通过信道T₂传送给中间节点M₁；目的节点B₀将测量结果转化为对应的经典信息Y₀，将辅助信息Y₀通过信道T₁传送给源节点A₁、通过信道T₀传送给中间节点M₁；

步骤4：中间节点M₀从经典信道Q₀接收到预编码经典信息X₀，从经典信道Q₂接收到预编码经典信息X₁，然后将收到的预编码经典信息进行编码处理操作：接着，利用经典信道Q₄传给中间节点M₁；最后，中间节点M₁把接收到的编码通过经典信道Q₅传给目的节点B₀，通过经典信道Q₆传给目的节点B₁；

同时，中间节点M₁从经典信道T₀收到预编码经典信息Y₀，从经典信道T₂收到预编码经典信息Y₁，然后将收到的预编码经典信息进行编码处理操作：接着，利用经典信道T₄传给中间节点M₀；最后，中间节点M₀把接收到的编码通过经典信道T₅传给源节点A₀，通过经典信道T₆传给源节点A₁；

步骤5：根据源节点A₀通过经典信道Q₁传递的辅助信息X₀，源节点A₁通过经典信道Q₃传递的辅助信息X₁，目的节点B₁通过经典信道T₃传递的辅助信息Y₁，目的节点B₀通过经典信道T₁传递的辅助信息Y₀；以及根据收到的编码处理信息和进行解码操作恢复得到X₁，X₀和Y₁,Y₀；

结合控制方C_j单粒子测量的不同结果，源节点A_j和目的节点B_j执行对应的幺正操作，恢复得到原始态：

当控制方的测量结果为源节点的测量结果为目的节点的测量结果为源节点传递的经典信息X_i为00、目的节点传递的经典信息Y_i为00时，恢复粒子需要执行的幺正操作为恢复a_j0粒子需要执行的幺正操作为

当控制方的测量结果为源节点的测量结果为目的节点的测量结果为源节点传递的经典信息X_i为01、目的节点传递的经典信息Y_i为01时，恢复粒子需要执行的幺正操作为恢复a_j0粒子需要执行的幺正操作为

当控制方的测量结果为源节点的测量结果为目的节点的测量结果为源节点传递的经典信息X_i为10、目的节点传递的经典信息Y_i为10时，恢复粒子需要执行的幺正操作为恢复a_j0粒子需要执行的幺正操作为

当控制方的测量结果为源节点的测量结果为目的节点的测量结果为源节点传递的经典信息X_i为11、目的节点传递的经典信息Y_i为11时，恢复粒子需要执行的幺正操作为恢复a_j0粒子需要执行的幺正操作为

当控制方的测量结果为源节点的测量结果为目的节点的测量结果为源节点传递的经典信息X_i为00、目的节点传递的经典信息Y_i为00时，恢复粒子需要执行的幺正操作为恢复a_j0粒子需要执行的幺正操作为

当控制方的测量结果为源节点的测量结果为目的节点的测量结果为源节点传递的经典信息X_i为01、目的节点传递的经典信息Y_i为01时，恢复粒子需要执行的幺正操作为恢复a_j0粒子需要执行的幺正操作为

当控制方的测量结果为源节点的测量结果为目的节点的测量结果为源节点传递的经典信息X_i为10、目的节点传递的经典信息Y_i为10时，恢复粒子需要执行的幺正操作为恢复a_j0粒子需要执行的幺正操作为

当控制方的测量结果为源节点的测量结果为目的节点的测量结果为源节点传递的经典信息X_i为11、目的节点传递的经典信息Y_i为11时，恢复粒子需要执行的幺正操作为恢复a_j0粒子需要执行的幺正操作为