一种基于超纠缠辅助的量子通信方法

文档序号:26146161发布日期:2021-08-03 14:32阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于超纠缠辅助的量子通信方法,其特征在于,包括:

发送端alice分别制备用于量子通信的n对贝尔态超纠缠光子和用于安全性检测的m对贝尔态超纠缠光子,并将每对贝尔态超纠缠光子拆分为两条序列,其中每条序列包含一对贝尔态超纠缠光子中的一个光子;

发送端alice随机混合n对和m对的超纠缠光子,得到m+n对混合后的超纠缠光子;

发送端alice将m+n对混合后的超纠缠光子中每一对超纠缠光子中的一个光子发送给接收端bob;

接收端bob接收到光子后,告知发送端alice,建立了与发送端alice之间m+n对的纠缠;

发送端alice告知接收端bob用于安全性检测的m对光子的序列位置,并和接收端bob同时对m对超纠缠光子进行安全性检测,判断是否被窃听;

根据检测结果,确认不存在窃听后,发送端alice对剩下的n对超纠缠光子进行编码,对编码后的粒子进行贝尔态测量并向接收端bob公布贝尔态测量的结果;

接收端bob对己方粒子进行贝尔态测量,根据测量结果和发送端alice公布的贝尔态测量的结果,得到发送端alice进行编码后的编码贝尔态;

接收端bob根据n对超纠缠光子的初始贝尔态和编码贝尔态,得到发送端alice的编码操作,即为获取到了发送端alice的信息,实现发送端alice与接收端bob间的量子通信。

2.根据权利要求1所述的基于超纠缠辅助的量子通信方法,其特征在于,所述发送端alice将m+n对混合后的超纠缠光子中每一对超纠缠光子中的一个光子通过光纤或自由空间发送给接收端bob。

3.根据权利要求1所述的基于超纠缠辅助的量子通信方法,其特征在于,接收端bob采用量子存储器存储接收到光子,采用经典通信方式告知发送端alice已经接收到光子。

4.根据权利要求1所述的基于超纠缠辅助的量子通信方法,其特征在于,所述安全性检测包括:

根据m对贝尔态超纠缠光子的光子所在序列位置,将m对贝尔态超纠缠光子用于贝尔不等式进行检测;

根据检测结果,若贝尔不等式没有被破坏,则不存在窃听;若贝尔不等式被破坏,则存在窃听;若终止发送端alice与接收端bob间的通信。

5.根据权利要求1所述的基于超纠缠辅助的量子通信方法,其特征在于,所述贝尔态超纠缠光子为每一对同时在光子的极化自由度和空间自由度上纠缠的光子。

6.根据权利要求5所述的基于超纠缠辅助的量子通信方法,其特征在于,所述发送端alice对剩下的n对超纠缠光子进行编码包括:在极化自由度上进行单量子比特幺正操作处理,在空间自由度上不做处理。

7.根据权利要求5所述的基于超纠缠辅助的量子通信方法,其特征在于,所述贝尔态检测包括:使用单光子探测器,利用空间自由度上的纠缠对极化自由度上的纠缠做贝尔态测量,记录出响应的单光子探测器的位置,发送端alice与接收端bob能够根据位置读出编码后的贝尔态。

8.根据权利要求1所述的基于超纠缠辅助的量子通信方法,其特征在于,所述发送端alice采用经典通信方式向接收端bob公布贝尔态测量的结果。

9.根据权利要求1所述的基于超纠缠辅助的量子通信方法,其特征在于,所述接收端bob得到发送端alice的编码操作,进行解码,得到发送端alice对剩下的n对超纠缠光子进行编码的信息,即为发送端alice发送的信息。

10.根据权利要求1所述的基于超纠缠辅助的量子通信方法,其特征在于,所述n对超纠缠光子的初始贝尔态为公开信息,发送端alice和接收端bob中n对超纠缠光子的初始贝尔态相同。


技术总结
本发明公开了一种基于超纠缠辅助的量子通信方法,所述方法包括:发送端制备N对和M对贝尔态超纠缠光子,并拆分为两条序列;发送端发送光子给接收端;接收端接收光子建立与发送端之间M+N对纠缠;发送端和接收端同时对M对超纠缠光子进行安全性检测,判断是否被窃听;根据检测结果,确认不存在窃听后,发送端对N对超纠缠光子进行编码、贝尔态测量并向接收端公布贝尔态测量的结果;接收端根据测量结果和发送端公布的贝尔态测量的结果,得到发送端进行编码后的编码贝尔态;接收端根据初始贝尔态和编码贝尔态,得到发送端的编码操作,实现发送端与接收端间的量子通信。本发明只需要传输一轮光子就能够进行量子通信。

技术研发人员:盛宇波;周澜;龙桂鲁
受保护的技术使用者:南京邮电大学;清华大学
技术研发日:2021.05.10
技术公布日:2021.08.03
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