一种基于量子时空的高保真度纠缠链路生成方法

专利主权项内容

1.一种基于量子时空的高保真度基本纠缠链路生成方法，其特征在于，包括：S101，通信提供者将激光束指向非线性晶体，概率性的迸发出光子束使其偏振处于纠缠状态，在第一通信节点A和第二通信节点B之间通过设立通信提供者以制备偏振纠缠光子对，可简单表示为：其中，|00>，|11>是两粒子基态，该两粒子基态的均匀叠加构成两粒子最大纠缠态；S102，纠缠分发阶段中，通信提供者将EPR纠缠源的第一个光子经过量子轨道发送给第一通信节点的同时，将第二个光子经过量子轨道发送给第二通信节点，将每个量子轨道用量子开关进行模拟；第一通信节点和第二通信节点之间的分布式纠缠光子态可转化为以下形式：其中，Ψ为标准态，Ψ，Ψ，Ψ为纠缠态；A＝(1-p)(1-q)，B＝(1-p)q，C＝p(1-q)，D＝pq；Ψ＝|Ψ><Ψ|，且p，q分别为量子比特翻转信道和量子相位翻转信道发生错误的错误概率；12341111iiiS103，在两个通信节点间生成了基本纠缠链路后，基于控制量子比特控制着通信节点间生成的分布式纠缠的状态，设定以τ为时间间隔持续从纠缠源经过量子轨道分发2m个纠缠光子后，要求第一通信节点或者第二通信节点对m个控制量子比特C_A或者C_B，i＝{1, 2, ..., m}选择相同的测量基，从而使得两相邻节点拥有的2m个存储量子比特(M_A, M_B)可以存储m个完全相同的分布式纠缠态；具体操作包括：iiii(1)两个通信节点先对控制量子比特测量基的选择达成共识，测量完成后，在两个通信节点间生成预期的分布式纠缠光子态(2)事先在第一通信节点和第二通信节点中分别制备存储量子比特与光量子比特的纠缠对；(3)将纠缠光子态分布在第一通信节点中的光量子比特与节点自身所拥有的光量子比特执行Bell基测量以将纠缠光子态/>的第一个光量子比特隐形传输至存储量子比特M_A中；同理，对纠缠光子态/>的第二个偏振量子比特进行量子隐形传态后，将其存储在第二通信节点处的存储量子比特M_B中；11S104，在两个通信节点间完成对m个完全相同的分布式纠缠态的存储后，先对两组存储量子比特(M_A1, M_B1)和(M_A2, M_B2)中的混合纠缠态/>执行预处理操作，包括单边泡利σ操作以及双边旋转操作将混合纠缠态/>转化成维纳态/>然后对两组存储量子比特执行纠缠纯化操作，包括将存储量子比特(M_A1, M_B1)中的EPR纠缠态作为控制态，存储量子比特(M_A2, M_B2)中的EPR纠缠态作为目标态以执行双边受控非门操作，对目标态执行Z基测量，当测量结果为00或11时，保留此时存储量子比特(M_A1, M_B1)中的EPR纠缠态，否则丢弃；当所有的目标态都完成了测量之后，会有一半数量的控制态被丢弃，保留下来的控制态就是混合纠缠态/>第一次纯化后的结果；并将该纯化后的纠缠态存储至存储量子比特(M_A1, M_B1)中；当纯化后的纠缠态无法达到我们所需要的阈值时，对该纠缠态继续执行纠缠纯化操作，将两组存储量子比特(M_A3, M_B3)和(M_A4, M_B4)中的混合纠缠态/>执行纠缠纯化后获得的量子态存储在存储量子比特(M_A3, M_B3)中，再对此时存储在量子比特(M_A1, M_B1)和(M_A3, M_B3)中的混合纠缠态执行纠缠纯化操作，并将新的纯化结果存储在量子比特(M_A1, M_B1)中，完成对/>的二次纯化。y