[发明专利]一种基于量子网络中分流流量传送的量子态隐形传送方法

说明书

本发明公开了一种基于量子网络中分流流量传送的量子态隐形传送方法，Alice发送未知多维多量子比特纠缠态给Bob，包括：Alice通过经典信道告知中心服务器该未知多维多量子比特纠缠态的qudit总数，中心服务器选择传送路径数和该路径上的中继节点数，使qudit并行且均衡地通过p条路径传输；在各中继节点的协助下，中心服务器协调，Alice和Bob之间建立起p条量子信道；Alice利用量子隐形传态原理将未知的多维多量子比特纠缠态通过不同的量子信道协调并行传送给Bob；Bob执行幺正操作恢复未知多维多量子比特纠缠态，完成传送过程。本发明实现了一个未知多维多量子比特纠缠态在多条传送路径上的并行传输，链路具有动态性和灵活性，能够满足构建复杂量子通信网络的要求。

技术领域

本发明涉及通信网络及信息传播方法，具体涉及一种量子态隐形传送方法，尤其是一种基于分流流量的未知多维多量子比特纠缠态隐形传送网络构建方法。

背景技术

量子信息和量子计算是建立在量子力学原理、经典信息科学和经典计算科学基础上的新兴交叉学科。由于量子通信具有通信容量大、安全性高等方面的独特优势，近年来量子通信技术得到了快速发展，例如量子安全直接通信、量子对话、量子密钥分发等各分支协议不断获得更新完善。

1984年，Bennett和Brassard两人利用单光子的四种偏振状态(0°偏振，90°偏振，45°偏振和135°偏振)编码二进制信息，从而提出第一个量子密钥分发协议(quantum keydistribution，QKD)，即BB84协议(参见文献C.H.Bennett,G.Brassard Quantumcryptography:public key distribution and coin tossing.In:Proceeding of theIEEE International Conference on Computers,Systems,and Signal Processing,1984)。从此以后，实验上实现量子纠缠分发的距离不断被刷新，2016年，我国发射世界上首颗量子通信卫星墨子号，卫星完成纠缠光子的制备，然后分别发送到相距很远的两个地面观测站(一个在青藏高原，一个在丽江)，通过贝尔测试表明，两个光子仍然处于纠缠状态。所以，此次试验打破了以往所有的记录，完成了1200多公里量级的纠缠分发实验，这为构建全球量子通信网络奠定了基础。

自Bennett等人在1993年提出量子隐形传态(参见C.H.Bennett,G.Brassard,etal.Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels.Phys.Rev.Lett.,1993,70(13))以来，世界各地的研究人员进行了大量的理论和实验研究。不同于超密编码利用共享纠缠和量子信道传送经典信息，量子隐形传态是利用共享纠缠、局域操作和经典通信来传送量子态。在量子隐形传态中，不需要知道待传送量子比特的状态信息，但是Alice必须传送经典信息给Bob，Bob才能执行局域操作重现未知多维多量子比特纠缠态。利用量子隐形传态原理能够完成通信双方之间的信息传递和信息处理过程，量子通信网络的中继器要依靠量子隐形传态原理来构建。

目前，在大部分有关量子信息和量子计算的方案中使用最多的是两能级量子系统，但是多能级量子系统也逐渐得到了深入研究。D.S.Simon等人提出了一个用于量子通信和信息处理的高维量子态物理实现方案，该方案利用高维量子态的算法编码技术能够设计一个高容量的量子通信和计算技术,并且方案能够进一步提高量子信息处理的速度、效率和网络容量。S.K.Goyal等人也在2014年基于线性光学的多维度量子态隐形传送方案。