[发明专利]基于最大纠缠Bell态实现cluster态的远距离扩展方法

摘要

本发明公开了一种基于最大纠缠Bell态实现cluster态的远距离扩展方法。中心节点Alice通过中间节点的协助使得边缘节点Charliet(t＝1,2,3,4)实现cluster态的远距离延伸。包括：(1)构建距离扩展路径：中心节点Alice持有一组部分纠缠的cluster态|C〉1234，传输路径上，中心节点Alice与边缘节点Charliet(t＝1,2,3,4)与中间节点之间均彼此两两互联，彼此之间共享一个最大纠缠Bell态。本发明的有益效果：1、本发明中间节点的测量结果可同时传送，因此本发明提高了信息传输的效率能够满足构建复杂量子通信网络的要求。2、本发明采用的所有测量方式为Bell基测量以及单比特测量，极大地减少了具体操作难度。3、本发明扩展了通信距离，使得不直接共享量子纠缠对的边缘节点实现量子通信。

主权项

1.一种基于最大纠缠Bell态实现cluster态的远距离扩展方法，其特征在于，包括：构建距离扩展路径：中心节点Alice通过中间节点的协助使得边缘节点Charlie_t(t＝1,2,3,4)实现cluster态的远距离延伸；中心节点Alice持有一组部分纠缠的cluster态|C>₁₂₃₄；传输路径上，中心节点Alice与边缘节点Charlie_t(t＝1,2,3,4)与中间节点之间均彼此两两互联，彼此之间共享一个最大纠缠Bell态；其中Alice与Charlie₁之间的中间节点记为Alice拥有粒子1,2,3,4与A₁，中间节点拥有粒子A_2i与粒子A_2i+1，边缘节点Charlie₁拥有粒子A_2p+2；Alice与其他中间节点和边缘节点Charlie_t(t＝2,3,4)的粒子分配相似；信道调制与测量：中心节点Alice与边缘节点Charlie₁之间的中间节点对自己所拥有的粒子A_2i与粒子A_2i+1执行Bell基测量；中心节点Alice与边缘节点Charlie₃之间的中间节点对自己所拥有的粒子C_2i与粒子C_2i+1执行Bell基测量，完成Bell测量后将所有测量结果通过经典信道告知中心节点Alice；建立中心节点与边缘节点直接纠缠信道：中心节点Alice根据中间节点发来的测量结果，选择相应的幺正操作作用于粒子A₁与边缘节点Charlie₁之间形成两粒子Bell纠缠信道，即中心节点Alice拥有的粒子A₁与边缘节点Charlie₁拥有的粒子A_2p+2塌缩成一对最大纠缠的Bell态；与之类似，中心节点Alice拥有的粒子C₁与边缘节点Charlie₃拥有的粒子C_2p+2塌缩成一对最大纠缠的Bell态；完成cluster态的远距离延伸：中心节点Alice对手中的粒子对(1,A₁),(3,C₁)执行Bell基测量，同时Alice将这些测量结果通过经典信道分别告知边缘节点Charlie₁与Charlie₃；边缘节点Charlie₁与Charlie₃根据Alice告知的测量结果对各自手中的粒子执行相应幺正变换就能够完成cluster态的远距离延伸，即Alice手中的粒子2和粒子4与边缘节点Charlie₁与Charlie₃手中的粒子A_2p+2和C_2p+2纠缠成cluster态；执行与上述步骤“信道调制与测量”、“建立中心节点与边缘节点直接纠缠信道”类似操作，中心节点Alice与边缘节点Charlie₂与Charlie₄可以实现cluster态的远距离延伸，最终使得边缘节点Charlie_t(t＝1,2,3,4)手中的粒子A_2p+2,B_2p+2,C_2p+2,D_2p+2纠缠成cluster态。