[发明专利]量子噪声下的多自由度的隐形传态传输效率的估算方法

权利要求书

1.量子噪声下的多自由度的隐形传态传输效率的估算方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1：将噪声干扰到通信过程中；

S2：描述不同类型噪声的噪声产生算符；

S3：构建偏振空间超纠缠量子隐形传态；

S4：构建量子噪声模型；

S5：计算噪声下的量子保真度；

S6：利用平均保真度衡量量子隐形传态效率；

所述S3具体实施步骤如下：

3a：对于偏振空间两个自由度模式下的二维4比特，超纠缠量子信道如下：

其中，下标2和3代表两个超纠缠的光子，|Π₂₃即为通信信道，对应的密度矩阵为ρ_ch，P和S分别代表偏振自由度和空间自由度；

3b：光子的偏振自由度受到噪声的影响，偏振自由度上的四个贝尔基如下：

其中，|τ_P对应于偏振自由度的四个贝尔态之一，当时，四个贝尔基处于最大纠缠态；

3c：空间自由度相对受噪声的影响，四个贝尔基处于最大纠缠态：

其中，|σ_S对应于空间自由度的四个贝尔态之一；

3d：假设输入的粒子1对应的量子态为：

其中，γ表示α和β之间的相对相位的实数，满足：

输入态对应的密度矩阵为ρ_in＝|ψ₁ψ₁|；

3e：通过对粒子1和粒子2执行超纠缠贝尔态投影测量，发送方能够将粒子3投影到16种超纠缠贝尔态上，然后，接收者根据发送方的测量结果进行适当的幺正变换，将粒子3转换成输入态的信息。

2.根据权利要求1所述的量子噪声下的多自由度的隐形传态传输效率的估算方法，其特征在于：所述S1具体实施步骤如下：

1a：按照下式，构造噪声作用于量子比特k上时的密度矩阵：

其中，E_j表示量子噪声中的一种类型的噪声产生算符；

1b：按照下式，构造多个噪声作用后的信道模型：

其中，

下标1，2，3分别表示输入粒子1，信道粒子2或者信道粒子3。

3.根据权利要求1所述的量子噪声下的多自由度的隐形传态传输效率的估算方法，其特征在于：所述S2具体实施步骤如下：

2a：比特翻转噪声的噪声产生算符如下：其中，P表示翻转|H→|V,|V→|H的概率；

2b：相位翻转噪声的噪声产生算符描述为：

其中，P表示P翻转量子比特|H→-|H相位的概率；

2c：去极化噪声的噪声产生算符如下：

其中，量子比特以概率P去极化，即由I/2代替原信道系统，而以1-P的概率维持不变；

2d：幅值阻尼噪声的噪声产生算符如下：

其中，P表示光子丢失的概率，E₂算符的作用为将垂直偏振态|V变为水平偏振态|H，即相当于物理系统中损失一个能量量子的过程，E₁算符将保持水平偏振态|H不变，会削弱垂直偏振态|V的幅值。