[发明专利]基于纠缠态粒子的超密编码通信协议

权利要求书

1.基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：包括如下步骤：

S1、对纠缠态粒子进行初始化处理；

S1.1、通过已有的可以制备三量子比特GHZ态的超纠缠设备进行三量子比特GHZ态制备，并得到三量子比特态；

S1.2、将已经制备得到的三个纠缠态粒子分发，其中一个粒子给发送方，剩余两个粒子给接收方；

S2、对发送方粒子进行编码；

S2.1、发送方从四种酉操作中选择其中一个作用到手中粒子上对其进行编码，并确定该酉操作下对应的系统状态；四种酉操作分别为：σ_l，σ_X，σ_Y，σ_Z；其中，四个酉操作的表达式分别为：

S2.2、发送方将编码后的粒子通过引入辅助粒子1’和1”进行重复编码并发送给接收方，重复编码后的粒子变为三个相同状态的粒子；

S3、对接收方粒子进行纠错；

S3.1、接收方使用CSS码，按照多数原则对接收到的粒子进行纠错，将接收到的三个粒子分别编号为1、2、3；

S3.2、设计比特翻转纠错电路图，在初始的三个粒子基础上引入粒子4、5，根据对引入的粒子4、5的状态测量结果，对发生比特翻转错误的粒子进行纠错；

S3.3、针对相位翻转噪声，对上述电路做出修改以获得相位翻转纠错电路图，并对每一个粒子在传输之前用一个H门进行操作；

S4、接收方对纠错后的粒子进行解码。

2.根据权利要求1所述的基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：所述S1.1中，制备三量子比特GHZ态过程中的计算表达式为：

3.根据权利要求1所述的基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：所述S4中，接收方对纠错后的粒子进行解码的具体方法包括如下步骤：

S4.1、接收方利用粒子1作为控制粒子，粒子2为受控粒子，进行受控非门操作，从而确定粒子2的具体状态；

S4.2、接收方利用粒子1作为控制粒子，粒子3为受控粒子，再次进行受控非门操作，从而确定粒子3的具体状态；

S4.3、接收方对手中粒子1进行H门操作，确定粒子1的具体状态，确定整个系统的状态；

S4.4、接收方在确定了全部粒子状态后，可以根据之前双方所确定的通信协议解读信息，进而确定整体的系统状态，从而可以传输2bit信息。

4.根据权利要求3所述的基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：所述S4.1、所述S4.2中，受控非门操作的计算表达式如下所示：

5.根据权利要求3所述的基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：所述S4.3中，H门操作的其矩阵形式表达式为：