[发明专利]基于GHZ态的联合远程制备M比特W态的方法

摘要

本发明涉及一种基于GHZ态的联合远程制备M比特W态的方法，为了实现利用最少的量子信道资源而设计，本发明包括：两位发送者Alice、Bob，一位接收者Charlie远程制备M比特W态，三方只需共享个GHZ信道，发送者Alice根据W态的幅度信息，对量子通信信道进行预处理；两发送者Alice、Bob分别根据各自待制备W态的部分相位信息构造相应的测量基，对各自拥有的粒子进行测量，将测量结果发送给接收者Charlie；接收者Charlie根据两发送者Alice、Bob的测量结果，对手中的粒子进行幺正操作，获得与目标W态对应的中间量子态；接收者Charlie引入辅助粒子，并执行相应的置换操作，恢复目标M比特W态。本发明不仅可以避免信息泄露，并有效地减少量子资源的消耗。

主权项

1.一种基于GHZ态的联合远程制备M比特W态的方法，M＝2n，其特征在于，包括：两位发送者远程协助一位接收者制备目标M比特W态：其中，参数a_t(t＝0,1,…,M)为实数，且满足归一化条件此外，θ_t(t＝0,1,…,M)也是实数；值得注意的是，设定发送者Alice知道待制备W态的幅度信息a₀,a₁,…,a_M‑1和一部分相位信息另一发送者Bob知道待制备W态的另一部分相位信息其中，两者的相位信息满足条件：作为接收者Charlie并不了解目标态的所有参数信息；发送者Alice和另一发送者Bob与接收者Charlie之间建立量子通信信道和经典通信信道；发送者Alice、另一发送者Bob和接收者Charlie共享n个GHZ量子纠缠态：其中，粒子A1,A2,…,An属于发送者Alice，粒子B1,B2,…,Bn属于另一发送者Bob，粒子C1,C2,…,Cn属于接收者Charlie；第一步：发送者Alice首先根据W态的幅度信息，对其共享的量子通信信道进行预处理，实现幅度调制；具体地，发送者Alice引入辅助粒子|0>_a，然后对整个系统执行操作，形式表示如下：其中，以及整个系统的量子态将演化为如下形式：发送者Alice对辅助粒子a执行单比特测量{|0>,|1>}，如果测量结果是|0>a，则整个系统的量子态为：否则，制备失败；第二步：发送者Alice根据待制备W态的部分相位信息构造相应的测量基，对其拥有的粒子进行测量，并通过经典信道将测量结果发送给接收者Charlie；同时，发送者另一发送者Bob根据待制备W态的另一部分相位信息构造相应的测量基，对其拥有的粒子进行测量，并通过经典信道将测量结果发送给接收者Charlie；具体地，忽略全局因子1/γ″′，则式(3)写为：发送者Alice选择测量基矢对粒子A₁,，A₂…A_n进行测量，其中，x_m＝0,1(m＝0,1,…,n)，即，{x₁x₂…x_n}代表k₁的二进制；同时，另一发送者Bob选择测量基矢对粒子B₁,B₂,…,B_n进行测量，其中，y_m＝0,1(m＝0,1,…,n)，即，{y₁y₂…y_n}代表k₂的二进制；基于以上两组测量基，整个系统写成：当完成测量后，发送者Alice和另一发送者Bob将测量结果对应成经典信息，通过经典信道发送给接收者Charlie；第三步：接收者Charlie根据发送者Alice和另一发送者Bob的测量结果，对手中的粒子进行相应的幺正操作，获得与目标W态对应的中间量子态；具体地，根据发送者Alice和另一发送者Bob的测量结果，接收者Charlie对其拥有的粒子执行操作：恢复与目标W态对应的中间量子态：假设以粒子C_m为例，当那么即，接收者Charlie仅仅需要对对应的粒子C_m执行I操作，恢复与目标W态对应的中间量子态；当那么即接收者Charlie需要对对应的粒子C_m执行Z操作，恢复与目标W态对应的中间量子态；第四步：接收者Charlie引入辅助粒子，并执行相应的置换操作，恢复目标M比特W态；具体地，接收者Charlie引入(M‑n)个初始状态为|0>辅助粒子，整个系改写成：为了获得M比特W态，接收者Charlie选择置换操作：经过上述操作，接收者Charlie获得目标M比特W态：