形傳態(tài)傳輸?shù)男畔⒘亢吞岣?量子信息的傳輸效率。
[0011] 本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0012] 未知任意二粒子的雙向受控量子隱形傳態(tài)的方法，包括以下步驟：
[0013] 步驟1、建立基于Alice、Bob、Charlie三方的量子通信聯(lián)合系統(tǒng)：建立Alice、Bob 互為未知任意二粒子的發(fā)送方和接收方，Charlie為監(jiān)督方，兩個(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)作為量子信 道，Alice、Bob、Charlie分享兩個(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子的量子通信聯(lián)合系統(tǒng)；
[0014] 步驟2、Alice和Bob分別對(duì)其擁有的粒子進(jìn)行聯(lián)合Bell測(cè)量并公布測(cè)量結(jié)果： Alice和Bob在量子通信聯(lián)合系統(tǒng)中，將其分享的兩個(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)的粒子和待發(fā)送的未知 任意二粒子中的粒子組成粒子對(duì)，在Bell基下對(duì)粒子對(duì)進(jìn)行Bell測(cè)量，Alice和Bob將各 自Bell測(cè)量結(jié)果通過(guò)經(jīng)典信道公布；
[0015] 步驟3、監(jiān)督方Charlie對(duì)其擁有的粒子進(jìn)行單粒子測(cè)量并公布測(cè)量結(jié)果：監(jiān)督方 Charlie根據(jù)Alice在Bell基下聯(lián)合Bell測(cè)量結(jié)果，結(jié)合Bob在Bell基下聯(lián)合Bell測(cè)量 的結(jié)果，分別就其擁有粒子進(jìn)行單粒子測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果通過(guò)經(jīng)典信道傳遞給Alice和 Bob ；
[0016] 步驟4、Alice和Bob利用測(cè)量結(jié)果構(gòu)造出對(duì)方發(fā)送來(lái)的原量子態(tài)的全貌:Alice 和Bob用自身和對(duì)方Bell測(cè)量結(jié)果，結(jié)合監(jiān)督方Charlie單粒子測(cè)量結(jié)果，將所有測(cè)量后 由兩個(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子組成的粒子聯(lián)合體的塌陷態(tài)，分離成由Alice和Bob分享的兩個(gè)糾 纏團(tuán)簇態(tài)粒子量子信息的乘積態(tài)，再通過(guò)泡利算子重構(gòu)對(duì)方的原始態(tài)。
[0017] 進(jìn)一步，步驟1中兩個(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)作為量子信道為：Alice、Bob、Charlie分享的量 子信道的兩個(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)采用非最大糾纏團(tuán)簇態(tài)，通過(guò)該團(tuán)簇態(tài)的各量子幅不全相等來(lái)表 征該非最大糾纏團(tuán)簇態(tài)；
[0018] 步驟4中Alice和Bob利用測(cè)量結(jié)果構(gòu)造出對(duì)方發(fā)送來(lái)的原量子態(tài)的全貌為： Alice和Bob利用自身和對(duì)方Bell測(cè)量結(jié)果，并結(jié)合監(jiān)督方Charlie單粒子測(cè)量結(jié)果，引入 輔助粒子，構(gòu)造酉變換，對(duì)輔助粒子進(jìn)行單粒子測(cè)量，將所有測(cè)量后由兩個(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子 組成的粒子聯(lián)合體的塌陷態(tài)，分尚成由Alice和Bob分享的兩個(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子量子信息 的乘積態(tài)，Alice和Bob分別對(duì)其擁有的粒子施行泡利運(yùn)算，重構(gòu)原始量子態(tài)。
[0019] 進(jìn)一步，引入輔助粒子為：Alice和Bob分別引進(jìn)處于初始態(tài)為基態(tài)的輔助粒子；
[0020] 構(gòu)造酉變換為：分別采用兩個(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)組成粒子的態(tài)概率幅在基向量下構(gòu)造 Alice和Bob各自的酉變換矩陣，Alice采用酉變換矩陣對(duì)測(cè)量后的粒子聯(lián)合體的塌陷態(tài)施 行關(guān)于Alice擁有糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子及輔助粒子的酉變換，Bob采用酉變換矩陣對(duì)測(cè)量后的 粒子聯(lián)合體的塌陷態(tài)施行關(guān)于Bob擁有糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子及輔助粒子的酉變換；
[0021] 對(duì)輔助粒子進(jìn)行單粒子測(cè)量為：Alice和Bob分別對(duì)其引進(jìn)的輔助粒子進(jìn)行基于 計(jì)算基的單粒子測(cè)量；
[0022] 重構(gòu)原始量子態(tài)為：Alice和Bob分別對(duì)其擁有的糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子施行泡利運(yùn)算， 從而實(shí)現(xiàn)粒子原始態(tài)的重建。
[0023] 進(jìn)一步，Alice和Bob利用測(cè)量結(jié)果構(gòu)造出對(duì)方發(fā)送來(lái)的原量子態(tài)的全貌為： Alice和Bob利用自身和對(duì)方Bell測(cè)量結(jié)果，并結(jié)合監(jiān)督方Charlie單粒子測(cè)量結(jié)果，引入 輔助粒子并進(jìn)行受控非門運(yùn)算，將雙方粒子聯(lián)合體的塌陷態(tài)分解成自身粒子聯(lián)合體的塌陷 態(tài)的張量積，構(gòu)造基于態(tài)概率幅的半正定值算子，對(duì)雙方粒子聯(lián)合體塌陷態(tài)的張量積進(jìn)行 半正定值測(cè)量，對(duì)半正定值測(cè)量結(jié)果進(jìn)行泡利運(yùn)算，重構(gòu)對(duì)方發(fā)出的未知任意二粒子的原 始量子態(tài)。
[0024] 進(jìn)一步，引入輔助粒子并進(jìn)行受控非門運(yùn)算為：Alice和Bob在收到互為發(fā)送方的 對(duì)方的測(cè)量結(jié)果及和監(jiān)督方Charlie的測(cè)量結(jié)果后，Alice和Bob分別引進(jìn)處于初始態(tài)為 基態(tài)的兩個(gè)輔助粒子，再分別施行以其擁有的糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子為受控粒子，其引進(jìn)的兩個(gè) 輔助粒子為目標(biāo)粒子的兩個(gè)受控非門運(yùn)算；
[0025] 將雙方粒子聯(lián)合體的塌陷態(tài)分解成自身粒子聯(lián)合體的塌陷態(tài)的張量積為：Alice 和Bob，分別將由兩個(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子及各自引入的兩個(gè)輔助粒子構(gòu)成的粒子聯(lián)合體的塌 陷態(tài)分離成自身?yè)碛械膬蓚€(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子及自身自引入的兩個(gè)輔助粒子構(gòu)成的粒子聯(lián) 合體的塌陷態(tài)與對(duì)方擁有的兩個(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子構(gòu)成的粒子聯(lián)合體的塌陷態(tài)的張量積；
[0026] 構(gòu)造基于態(tài)概率幅的半正定值算子為：Alice和Bob，就自身?yè)碛械膬蓚€(gè)糾纏團(tuán)簇 態(tài)粒子及自身自引入的兩個(gè)輔助粒子構(gòu)成的粒子聯(lián)合體的塌陷態(tài)，通過(guò)態(tài)概率幅系數(shù)構(gòu)造 與糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子數(shù)量一樣的半正定值算子；
[0027] 半正定值測(cè)量為：Alice和Bob，將半正定值算子作用于由自身、對(duì)方擁有的兩個(gè) 糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子及自身引入的兩個(gè)輔助粒子構(gòu)成的粒子聯(lián)合體的塌陷態(tài)的張量積，進(jìn)行半 正定值測(cè)量；
[0028] 對(duì)半正定值測(cè)量結(jié)果施行泡利運(yùn)算為：Alice和Bob，對(duì)半正定值測(cè)量結(jié)果施行泡 利運(yùn)算；
[0029] 重構(gòu)對(duì)方發(fā)出的未知任意二粒子的原始量子態(tài)為：Alice和Bob，將泡利運(yùn)算結(jié)果 作用于自身?yè)碛袃蓚€(gè)糾纏團(tuán)簇態(tài)粒子構(gòu)成的粒子聯(lián)合體的塌陷態(tài)，重構(gòu)對(duì)方發(fā)出的未知任 意二粒子的原始量子態(tài)。
[0030] 本發(fā)明的未知任意二粒子的雙向受控量子隱形傳態(tài)的方法適用于量子通信技術(shù) 領(lǐng)域。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0032] 1、本發(fā)明的未知任意二粒子的雙向受控量子隱形傳態(tài)的方法，由于采用兩個(gè)糾纏 團(tuán)簇態(tài)作為Alice、Bob、監(jiān)督方Charlie共享的量子信道，從而實(shí)現(xiàn)量子信息的雙向傳遞； 由于Alice和Bob互為發(fā)送方和接收方，Alice和Bob分別將擁有的糾纏團(tuán)簇態(tài)的粒子和待 發(fā)送的粒子進(jìn)行聯(lián)合Bell測(cè)量，通過(guò)經(jīng)典信道公布測(cè)量結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)量子信息的雙向傳 遞，顯然，任意二粒子態(tài)所承載的量子信息遠(yuǎn)多于任意一粒子所承載的量子信息，因此，在 相同信息傳遞效率的情況下，本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)在同一時(shí)間內(nèi)傳遞的信息量要大得多；在 傳遞相同信息量的情況下，本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有更高的傳遞效率；由于監(jiān)督方Charlie 在Alice和Bob的測(cè)量結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)其擁有的糾纏團(tuán)簇態(tài)的粒子進(jìn)行單粒子測(cè)量，并將 測(cè)量結(jié)果通過(guò)經(jīng)典信道傳遞給Alice和Bob，從而為任意二粒子量子態(tài)重新構(gòu)建提供幫助； 由于Alice和Bob結(jié)合自己Bell測(cè)量結(jié)果和監(jiān)督方Charlie進(jìn)行單粒子測(cè)量的結(jié)果將任 意未知二粒子的塌陷態(tài)還原成原始量子信息的乘積態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)重建原始的態(tài)，也即在監(jiān) 督方Charlie的控制下實(shí)現(xiàn)量子信息的雙向還原。本發(fā)明的量子信息的傳遞和還原的成功 概率為1
[0033] 2、本發(fā)明的未知任意二粒子的雙向受控量子隱形傳態(tài)的方法，由于采用非最大糾 纏團(tuán)簇態(tài)作為量子信道，能夠在存在環(huán)境噪聲和消相干的情況下實(shí)現(xiàn)任意二粒子態(tài)的雙向 受控傳輸，降低量子通信環(huán)境噪聲對(duì)量子通信的干擾，減少信息失真，提高量子通信的應(yīng)用 距離。
[0034] 3、本發(fā)明的未知任意二粒子的雙向受控量子隱形傳態(tài)的方法，由于采用半正定算 子值測(cè)量來(lái)代替投影測(cè)量，相應(yīng)的酉矩陣的階數(shù)減少一半，即半正定算子值測(cè)量算子矩陣 的階數(shù)也減少一半，極大地減少了具體通信操控的難度，使雙向受控隱形傳態(tài)更易于物理 實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1為本發(fā)明的未知任意二粒子的雙向受控量子隱形傳態(tài)的方法的流程圖。
[0036] 圖2為本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施方式的Alice和Bob利用測(cè)量結(jié)果構(gòu)造出對(duì)方發(fā)送 來(lái)的原量子態(tài)的全貌的流程圖。
[0037] 圖3為本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施方式的Alice和Bob利用測(cè)量結(jié)果構(gòu)造出對(duì)方發(fā)送 來(lái)的原量子態(tài)的全貌的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0039] 本發(fā)明實(shí)施時(shí)，如圖1所示，包括建立基于A1 ice、Bob、Charlie三方的量子通信 聯(lián)合系統(tǒng)，Alic