[发明专利]一种被动式诱骗态盲量子计算方法

权利要求书

1.一种被动式诱骗态盲量子计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，Alice使用非线性晶体NC通过自发参量下转换过程制备N个双模光子对，通过二向色镜DM分成两种光模式，分别对应于闲置光模式Idle和信号光模式Signal；其中闲置光模式I光子被光分束器BS分为两路，分别被送入本地单光子探测器D1和本地单光子探测器D2进行探测；根据两个本地单光子探测器的响应情况，将所有本地探测事件分为四种不同的类型，其中D₁、D₂同时不响应的情况定义为X₁事件，D₁响应、D2不响应定义为X₂事件，D₂响应、D₁不响应定义为X₃事件，D₁、D₂同时响应定义为X₄事件；

步骤2，Alice随机地将自发参量下转换产生的光子对中处于信号光模式S的脉冲调制成一系列具有不同相位的量子态，然后Alice通过量子信道将它们发送给Bob；

步骤3，估算单光子计数率的下界；Alice做出以下判断：如果单光子事件的数量不小于预先设置的阈值，那么继续执行步骤4，否则，立刻终止，并重新开始步骤1；

所述估算单光子计数率的下界，具体包括如下步骤：

步骤3.1，Bob对接收到的信号光模式S的脉冲执行非破坏性测量，并将测量结果告知Alice；

步骤3.2，Alice根据本地单光子探测器D₁、D₂的响应情况，将Bob的非破坏测量结果对应分为四种类型x，y，z和w，因为w比较小所以忽略；对x类型为诱骗态，y，z类型为信号态；

其中x，y，z三种量子态的光子数分布分别表示为：

上式中，为处于态r的脉冲中有n个光子的概率，y、z代表信号态，x代表诱骗态；代表信号光模式被标记之前的光子数分布，即泊松分布：其中μ代表每脉冲的平均光子数，n代表光子数；d_A代表本地单光子探测器的暗计数率，η_A代表本地单光子探测器的探测效率，下标A代表Alice端；t代表光分束器的透射率；

步骤3.3，接着Alice将Bob端对x，y，z类型的非破坏测量结果估算出单光子计数率的下界；

假设Alice端探测器D₁和D₂拥有相同的探测效率，即η₁＝η₂＝η_A，同理，两个探测器的暗计数率也相同，表示为d₁＝d₂＝d_A；

在被动式方法中，信号态和诱骗态的增益可以表示为：

上式中Y_n表示n光子脉冲的计数率；代表处于不同光子态的概率；

假设Alice发送一个n光子态，Bob端探测事件的条件概率可以表示为：

Y_n＝1-(1-Y₀)(1-η)ⁿ

其中，η是信道的传输效率；

根据上述的公式以及Alice端探测器的响应事件，得到在被动式方案中的单光子计数率的下界：

其中Q^x表示x事件的诱骗态增益，Q^y表示y事件的信号态增益；

步骤4，Alice通知Bob对每个脉冲做信号态和诱骗态标记，以及通知Bob计算量S；

步骤5，Bob会按照Alice的通知丢弃所有的诱骗态，然后将信号态分为S组；接下来，Bob对每一组的信号态执行交互一维聚类计算，并把得到的计算结果实时发送给Alice；

步骤6，Alice将随机相位σ_ι以及Bob的计算结果通过交互一维聚类计算得到相对于本征态的偏转角θ。

2.根据权利要求1所述一种被动式诱骗态盲量子计算方法，其特征在于，步骤1中自发参量下转换产生的量子态可以表示为：

其中，|n代表n光子态，表示光脉冲的光子数分布，μ表示平均光子数；其中信号光模式和闲置光模式有着相同的光子数分布也即泊松分布。