CN114422120B - 信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法 - Google Patents

信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，包括将若干中间节点中的任意一个具有高维调制能力的中间节点作为调制节点，并确定发送终端与调制节点之间的GHZ信道以及调制节点与接收终端之间的GHZ信道；待传送信息由发送终端发送至接收终端；由调制节点引入辅助粒子进行幺正操作对信道进行调制，若信道调制成功，则由发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给接收终端，由接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，若信道调制失败，则由发送终端将待传送信息保留。本发明将复杂的高维信道调制操作转交给调制节点，同时引入辅助粒子来执行复杂的高维量子操作，通过各个通信节点协同合作完成信息传送。

Description

信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法
技术领域
本发明涉及通信网络及信息传播技术领域，尤其涉及信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法。
背景技术
目前量子通信理论包含三个主要分支：量子秘钥分发(Quantum KeyDistribution,QKD)、量子安全直接通信(Quantum Secure Direct Communication,QSDC)以及量子隐形传态(Quantum Teleportation,QT)。其中量子安全直接通信的目的是借助量子信道在通信者之间传输经典消息，与之相对应的是在通信者之间直接传输量子态。早在1993年Bennett等学者首次提出量子隐形传态的概念，即通信双方共享纠缠对，发送终端不需要发送粒子本身就能将未知量子态传送到远端的另一个粒子上。特别是1997年底奥地利Zeilinger研究小组首先在实验上成功的演示量子隐形传态，此后，这一新兴理论迅速成为量子通信领域的一个研究热点，各种各样的隐形传态方法以及实验也被相继提出。
量子隐形传态在量子通信和量子信息中起着重要作用，它代表了许多量子技术发展的基本要素，例如量子中继器、量子门隐形传态、基于测量的计算以及端口-基于量子隐形传态等。其中量子隐形传态的过程如下：首先，发送者Alice和接收者Bob共享一个最大纠缠的贝尔信道；然后，Alice以Bell为基础对她的两个粒子执行联合测量，并将结果告知Bob；之后根据测量结果，Bob对其粒子执行四个幺正操作之一以恢复原始信息。如果Alice能够区分所有四种可能的测量结果，则原则上可以以100％的成功率完成传送过程，这称为确定性传送。确定性量子隐形传态通常依赖于最大纠缠信道。然而，在现实的隐形传送场景中，由于量子态与其周围环境之间不可避免的耦合效应，大多数信道很容易从最大纠缠态演变为非最大纠缠态。这将增加信息丢失的风险并降低信道的保真度。之后，若干概率隐形传态方案被提出，它们利用各种非最大纠缠态作为量子信道，如爱因斯坦-波多尔斯基-罗森(EPR)状态、团簇状态，W状态以及混合状态等。如Li等人提出了一种概率隐形传态方案，以多种非最大纠缠的贝尔态作为量子信道来传输未知的量子态。Chen等人提出了一个概率的隐形传态协议，该协议具有多个部分纠缠的贝尔状态，以传送未知的多粒子GHZ状态。高等人提出了一种方案，用两个三粒子纠缠的W态作为量子信道来传送未知的三粒子W态。
众所周知，在d维量子系统中执行幺正运算比在二维中执行更具挑战性。近些年来，d维量子系统中的一些隐形传态协议已经被提出了。例如，Wei等人报告了多方共享d维隐形传态协议。周等人给出了任意d维m粒子的受控隐形传态的一般形式。Long等人提出了一种传输任意d维GHZ状态的方案。据我们所知，还没有关于所有参与的节点都通过网络中不同的d维GHZ信道进行链接的非破坏性隐形传送方案的报告。注意到余下的挑战是当概率隐形传态失败时如何保留原始未知状态。为了实现具有多个部分纠缠信道的确定性隐形传态，研究人员引入了辅助粒子来辅助未知的粒子状态传输。例如，Roa等人提出了一种方案，当概率远传失败时，发送终端仍可以恢复原始的未知状态。后来，付等人报道了一种多跳无损传送协议，该协议使用多个非最大纠缠的贝尔对作为信道。
但是目前缺少解决量子通信网络中最大纠缠信道非最大纠缠演化问题以及高维多粒子幺正操作难以执行问题的隐形传态方法。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中缺少解决量子通信网络中最大纠缠信道非最大纠缠演化问题以及高维多粒子幺正操作难以执行问题的隐形传态方法的问题。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，所述系统包括发送终端、接收终端和若干中间节点，方法包括：
将若干中间节点中的任意一个具有高维调制能力的中间节点作为调制节点，并确定所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道以及所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道；
待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端；
由所述调制节点引入辅助粒子进行幺正操作对信道进行调制，若信道调制成功，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，若信道调制失败，则由所述发送终端恢复出待传送信息。
在本发明的一个实施例中，确定所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道，包括：
由所述发送终端和所述调制节点之间的中间节点执行广义Bell态测量和GH测量，并将测量结果发送至发送终端，由所述发送终端执行幺正操作来构建所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道。
在本发明的一个实施例中，确定所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道，包括：
由所述调制节点和所述接收终端之间的中间节点执行广义Bell态测量和GH测量，并将测量结果发送至调制节点，并由所述调制节点执行幺正操作来构建所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道。
在本发明的一个实施例中，连接所述发送终端、调制节点以及接收终端之间的两个非最大纠缠态如下：
Figure BDA0003424019830000031
Figure BDA0003424019830000032
式中，
Figure BDA0003424019830000041
是信道参数且满足归一化条件
Figure BDA0003424019830000042
在本发明的一个实施例中，待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端的同时，由所述调制节点进行幺正操作进行信道调制，包括：
由所述发送终端对其持有的粒子进行Bell测量，并对所述调制节点与所述中间节点持有的粒子进行GH操作，同时，所述调制节点对其持有的粒子进行幺正操作进行信道调制，其中所述调制节点持有的粒子包括引入的辅助粒子。
在本发明的一个实施例中，由所述调制节点引入辅助粒子进行幺正操作对信道进行调制，包括：
所述调制节点在基{|0>,|1>}下对辅助粒子进行测量操作，若所述调制节点的测量结果为|0e，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息；若所述调制节点的测量结果为|1＞e，则由所述发送终端将所述待传送信息保留在所述发送终端。
在本发明的一个实施例中，所述调制节点在基{0>,|1＞}下对辅助粒子进行测量操作，若所述调制节点的测量结果为|0＞e，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，包括：
由所述发送终端对其持有的粒子进行正交投影测量，得到第一测量结果；
由所述调制节点和中间节点分别对其持有的粒子进行GH测量，同时，所述调制节点对其持有的粒子进行Bell测量，得到第二测量结果；
将所述第一测量结果和所述第二测量结果发送至所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息。
在本发明的一个实施例中，所述调制节点在基{|0＞,|1>}下对辅助粒子进行测量操作，若所述调制节点的测量结果为|1>e，则由所述发送终端将所述待传送信息保留在所述发送终端，包括：
由所述发送终端对其持有的粒子进行(GH)-1测量和(GCNOT)-1操作，将所述待传送信息保留在所述发送终端。
此外，本发明还提供一种由发送终端执行信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，包括：
所述发送终端与接收终端之间通过若干中间节点连接，将若干中间节点中的任意一个具有高维调制能力的中间节点作为调制节点，并确定所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道；
待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端，同时由所述调制节点引入辅助粒子进行幺正操作对信道进行调制，并在信道调制成功时，由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，将测量结果发送给所述接收终端并由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，若信道调制失败，则由所述发送终端恢复出待传送信息。
并且，本发明还提供一种由调制节点执行信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，包括：
将发送终端与接收终端之间的若干中间节点中的任意一个具有高维调制能力的中间节点作为调制节点，并确定所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道，待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端；
所述调制节点引入辅助粒子进行幺正操作对信道进行调制，若信道调制成功，则由所述调制节点进行测量操作，将测量结果与发送终端及中间节点的测量结果发送给所述接收终端并由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，若信道调制失败，则由所述发送终端恢复出待传送信息。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、本发明发送终端与接收终端之间没有直接共享的纠缠态，需要借助于若干中间节点的帮助，将复杂的高维信道调制操作转交给具有高信息处理能力的调制节点，同时引入辅助粒子来执行复杂的高维量子操作通过各个通信节点协同合作完成信息传送。
2、本发明通过并行纠缠交换用于形成在发送终端和接收终端之间共享的直接d维纠缠信道，它能够在隐形传态失败的情况下保留传送的原始未知态信息，降低了发送终端和接收终端的技术要求。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的一种信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法的流程示意图。
图2为本发明的基于高维非最大纠缠GHZ信道形成直接纠缠信道态量子线路图。
图3为本发明的基于高维直接纠缠GHZ信道的无损隐形传态的量子线路图。
图4为本发明的具体无损隐形传送量子线路图实例。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
请参阅图1所示，本发明一种信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法包括如下步骤：
步骤S100：将若干中间节点中的任意一个具有高维调制能力的中间节点作为调制节点，并确定所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道以及所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道。
示例地，在现实的隐形传送过程中，发送终端和接收终端之间通常不会共享直接纠缠的GHZ状态，两个通信终端之间通过多个中间节点连接。然而目前的研究成果难以支持在不同的物理系统中准确地实现双量子比特操作、量子幺正变换、高维多粒子量子运算等，因此为网络中的多个通信节点配备量子高维操作设备是不现实的。因此本发明在所有中间节点中，将具有高维量子操作能力的中间节点Relayk定义为调制节点，利用调制节点进行信道调制，其余的中间节点是普通节点，只具有简单的量子处理能力，如单粒子测量和Bell测量等，这样便极大地增强网络的灵活性与实用性。
步骤S200：待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端。
步骤S300：由所述调制节点引入辅助粒子进行幺正操作对信道进行调制，若信道调制成功，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，若信道调制失败，则由所述发送终端恢复出待传送消息。
综上，本发明发送终端与接收终端之间没有直接共享的纠缠态，需要借助于若干中间节点的帮助，将复杂的高维信道调制操作转交给具有高信息处理能力的调制节点，同时引入辅助粒子来执行复杂的高维量子操作通过各个通信节点协同合作完成信息传送。
具体的，请参阅图2和图3所示，发送终端Alice持有一个未知单比特量子态t和A1，接收终端Bob持有目标粒子CN+1，通信双方通过N个中间节点Relayq(q＝1,2,…,N)间接相连。由于不可能为每个通信节点都提供复杂的量子运算能力，因此考虑让具有高维多qudits量子操作能力的中间节点Relayk执行高维量子幺正操作。其他中间节点以Relayk为界划分为上游节点和下游节点。发送终端Alice和Relayk之间的中间节点称为上游节点，接收终端Bob和Relayk之间的中间节点则称为下游节点。
其中N+1个非最大纠缠GHZ信道可以表示为
Figure BDA0003424019830000071
式中aqj(q＝1,2,…,N+1；j＝0,1,…,d-1)表示信道参数并且满足归一化条件
Figure BDA0003424019830000072
第一个下标q(q＝1,2,…,N+1)表示纠缠信道序号。
首先，K-1个上游节点和N-(K+1)下游节点同时对自己所持有的粒子CiAi+1在执行高维Bell测量，并且对粒子Bi执行高维GH测量，并将测量结果发送给节点Alice和Relayk。以上游节点为例，由粒子A1B1C1…AkBkCk原始量子态可以表示为
Figure BDA0003424019830000081
初始约束条件为lk＝0。值得注意的是，累乘项
Figure BDA0003424019830000082
表示约束条件(lq-1+j)modd＝(lq-nq-1)modd(q＝k-1,k-2,…,1；j＝0,1,…,d-1)限制下的纠缠信道参数。其中
Figure BDA0003424019830000083
和
Figure BDA0003424019830000084
为了在通信方与Relayk形成直接纠缠GHZ信道，所有中间节点Relayq(q＝1,2,…,k-1)在
Figure BDA0003424019830000085
的基础上同时对自己的粒子Ci和Ai+1执行广义Bell态测量。将d2种可能的测量结果发送给Alice。根据测量结果Alice执行下列幺正操作来调制上游纠缠信道：
Figure BDA0003424019830000086
其中
Figure BDA0003424019830000087
如果忽略全局因子，则剩余粒子A1，Bk和Ck的状态变为：
Figure BDA0003424019830000088
为了简化方程式，我们假设
Figure BDA0003424019830000089
最后直接纠缠状态可以重写为：
Figure BDA00034240198300000810
与建立粒子A1,Bk和Ck的上游纠缠信道相似，根据所有下游节点的广义Bell测量结果和GH测量结果，Relayk对其粒子Ak+1执行如下幺正操作，即可得Relayk和信息接收终端Bob的直接纠缠信道，
Figure BDA0003424019830000091
在粒子Ak+1执行完幺正操作即可得到Relayk与Bob之间的直接纠缠信道。剩余粒子Ak+1，BN+1和CN+1的状态可以表示为：
Figure BDA0003424019830000092
经过上述操作，多跳隐形传态系统已经简化为由Alice、Relayk，RelayN+1和Bob构成的三跳纠缠系统。
假设Alice想要传送如下的未知量子t给Bob
Figure BDA0003424019830000093
式中，cj(j＝0,1,…,d-1)是复数，并且满足归一化条件
Figure BDA0003424019830000094
连接通信三方的两个非最大纠缠态如下：
Figure BDA0003424019830000095
Figure BDA0003424019830000096
上面两个式子中，
Figure BDA0003424019830000097
是信道参数且满足归一化条件
Figure BDA0003424019830000098
Alice持有粒子t和A1。Relayk引入一个初始态为|0>e的辅助粒子e，持有粒子BkCkAk+1和e，RelayN+1持有粒子BN+1和目标节点，Bob拥有粒子CN+1。则粒子t,A1,Bk,Ck,Ak+1,BN+1,CN+1以及e的系统态为
Figure BDA0003424019830000099
准备好信道后，隐形传态过程分为以下三个操作步骤：
步骤1：Alice对她持有的两个粒子t和A1执行GCNOT操作，然后对其第一个粒子t执行GH操作，整个系统态变为：
Figure BDA0003424019830000101
与此同时还需要对粒子Bk和BN+1执行GH操作，则整个系统变为：
Figure BDA0003424019830000102
步骤2：在步骤1执行的同时，Relayk对持有的三个粒子Ck,Ak+1和e进行如下幺正操作：
Figure BDA0003424019830000103
式中
Figure BDA0003424019830000104
Relayk执行完信道调制后的粒子状态变为如下形式：
Figure BDA0003424019830000105
然后，Relayk在基{|0>,|1>}下对辅助粒子e执行单比特态测量，可得到|0>e或|1〉e，若Relayk的测量结果为|0＞e，则接下来执行步骤3恢复原始未知量子态；否则执行步骤3’将传送的粒子态保留在发送终端位置。
步骤3：假设Relayk的测量结果为|0>e，则剩余粒子的坍缩态为：
Figure BDA0003424019830000111
接下来，Alice在标准基{|rs>}(r,s＝0,1,2,…,d-1)下对其持有的两个粒子t和A1进行正交投影测量，Relayk和RelayN+1在基
Figure BDA0003424019830000112
的作用下对所持有粒子Bk和BN+1进行GH测量。同时Relayk在正交基
Figure BDA0003424019830000113
下对粒子Ck和Ak+1进行Bell测量。测量操作之后，Alice，Relayk和RelayN+1分别将测量结果发送给接收终端Bob，根据测量结果
Figure BDA0003424019830000114
和
Figure BDA0003424019830000115
Bob执行相应的幺正变换来恢复传送的未知量子态。幺正变换如式所示：
Figure BDA0003424019830000116
当Bob执行相应的幺正变换，信息传送已经完成，恢复的未知量子态为：
Figure BDA0003424019830000117
步骤3’如果对粒子e的测量结果为|1＞e，相应的坍缩态为：
Figure BDA0003424019830000118
此时量子隐形传态失败，为保留原始的量子态信息以便通过其他可用的量子信道进行信息重传，Alice对粒子t执行一个(GH)-1，然后对两个粒子t和A1执行(GCNOT)-1操作。执行完这两项操作之后，量子态变为：
Figure BDA0003424019830000121
其中
Figure BDA0003424019830000122
和GCNOT-1|mn＞＝|m＞|(n-m)modd＞。可以发现，粒子t的态不变，因此原始未知量子态被保存下来。
请参阅图4所示，下面以实施例的方式详细介绍本发明一种信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，实施例以发送终端Alice、接收终端Bob和3个中间节点为例，实现发送终端Alice向接收终端Bob传送未知量子态信息。
其中发送终端Alice持有粒子t和A1，接收终端Bob持有粒子C4，中间节点Relay2具有复杂量子运算能力，其作为调制节点执行高维量子幺正操作，同时Relay1和Relay3作为普通的中间节点协助建立量子信道。
发送终端Alice持有一个未知单比特量子态t和A1，接收终端Bob持有目标粒子C4，通信双方通过3个中间节点Relayq(q＝1,2,3)间接相连，以Relay2为界划分为上游节点和下游节点。发送终端Alice与调制节点Relay2之间的中间节点称为上游节点，调制节点Relay2和接收终端Bob之间的中间节点则称为下游节点。
发送终端Alice持有的信源粒子t具有如下未知量子态：
|χ＞t＝c0|0＞+c1|1>+c2|2>,
式中|c0|2+|c1|2+|c2|2＝1。各相邻节点间的非最大纠缠GHZ态为：
Figure BDA0003424019830000123
Figure BDA0003424019830000124
Figure BDA0003424019830000125
Figure BDA0003424019830000126
其中每个信道的信道参数满足归一化条件。
首先，上游节点Relay1和下游节点Relay3都对其持有的两个粒子C1A2和C3A4基
Figure BDA0003424019830000131
下执行广义Bell测量，同时，上游节点Relay1和下游节点Relay3在基
Figure BDA0003424019830000132
下对其持有的粒子B1和B3进行GH测量，他们将测量结果发送给调制节点Relay2。
假设Relay1和Relay3的坍塌态为
Figure BDA0003424019830000133
和
Figure BDA0003424019830000134
则粒子对C1A2和C3A4的测量结果为
Figure BDA0003424019830000135
和
Figure BDA0003424019830000136
的对应关系,以及粒子
Figure BDA0003424019830000137
和
Figure BDA0003424019830000138
的坍缩态与测量结果
Figure BDA0003424019830000139
和
Figure BDA00034240198300001310
的对应关系如下表所示：
Figure BDA00034240198300001311
Figure BDA0003424019830000141
为便于分析，进一步假设粒子C1A2和C3A4的广义Bell测量结果为
Figure BDA0003424019830000142
粒子B1和B3的广义Bell测量结果为
Figure BDA0003424019830000143
Figure BDA0003424019830000144
则粒子对C1A2和C3A4以及粒子B2和B4的坍缩态为:
Figure BDA0003424019830000145
Figure BDA0003424019830000146
Figure BDA0003424019830000147
Figure BDA0003424019830000148
则坍缩态
Figure BDA0003424019830000151
和
Figure BDA0003424019830000152
就可以写为：
Figure BDA0003424019830000153
Figure BDA0003424019830000154
Relay2执行如下幺正操作来分别建立上游直接纠缠信道以及下游直接纠缠信道：
Figure BDA0003424019830000155
Figure BDA0003424019830000156
执行幺正操作之后，则坍缩态
Figure BDA0003424019830000157
和
Figure BDA0003424019830000158
就可以写为：
Figure BDA0003424019830000159
Figure BDA00034240198300001510
为简化公式表达，两个纠缠信道参数分别写作：
a0＝a11a20,a1＝a12a21,a2＝a10a22,
b0＝a32a40,b1＝a30a41,b2＝a31a42.
接着Alice对她持有的两个粒子t和A1执行GCNOT操作，然后对其第一个粒子t执行GH操作，与此同时还需要对粒子B2和B4执行GH操作，则整个系统变为：
Figure BDA00034240198300001511
接着，Relay2对持有的三个粒子C2,A3和e进行高维幺正操作式中
Figure BDA00034240198300001512
Relay2执行完信道调制后的坍缩态为：
Figure BDA00034240198300001513
然后，Relay2在基{|0＞,|1＞}下对辅助粒子e执行单比特态测量，可得到|0＞e或|1＞e，假设辅助粒子的测量结果为|0>e，则剩余粒子的坍缩态为：
Figure BDA0003424019830000161
接下来，Alice在标准基{|rs＞}(r,s＝0,1,2)下对其持有的两个粒子t和A1进行正交投影测量，Relay2和Relay4在基
Figure BDA0003424019830000162
的作用下对所持有粒子B2和B4进行GH测量。同时Relay2在正交基
Figure BDA0003424019830000163
下对粒子C2和A3进行Bell测量。测量操作之后，Alice，Relay2和Relay4分别将测量结果发送给接收终端Bob，假设测量结果为
Figure BDA0003424019830000164
和
Figure BDA0003424019830000165
粒子C4的量子态相应坍缩为：
Figure BDA0003424019830000166
Bob执行相应的幺正变换来恢复传送的未知量子态，其中幺正变换为：
Figure BDA0003424019830000167
显然等式成立。因此当Bob执行相应的幺正变换，信息传送就会成功，恢复的未知量子态为：
Figure BDA0003424019830000168
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于，所述系统包括发送终端、接收终端和若干中间节点，方法包括：
将若干中间节点中的任意一个具有高维调制能力的中间节点作为调制节点，并确定所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道以及所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道；
待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端；
由所述调制节点引入辅助粒子e进行幺正操作对信道进行调制，若信道调制成功，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，若信道调制失败，则由所述发送终端恢复出待传送信息；
其中，连接所述发送终端、调制节点以及接收终端之间的两个非最大纠缠态如下：
Figure FDA0003949656430000011
Figure FDA0003949656430000012
式中，A1是发送终端持有的粒子，Bk、Ck和Ak+1是调制节点持有的粒子，BN+1是调制节点与接收终端之间的中间节点持有的粒子，CN+1是接收终端持有的粒子，
Figure FDA0003949656430000013
是信道参数且满足归一化条件
Figure FDA0003949656430000014
由所述调制节点引入辅助粒子e进行幺正操作对信道进行调制，包括：
所述调制节点在基{|0>,|1>}下对辅助粒子e进行测量操作，若所述调制节点的测量结果为|0>e，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息；若所述调制节点的测量结果为|1＞e，则由所述发送终端将所述待传送信息保留在所述发送终端。
2.如权利要求1所述的由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于：确定所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道，包括：
由所述发送终端和所述调制节点之间的中间节点执行广义Bell态测量和GH测量，并将测量结果发送至发送终端，由所述发送终端执行幺正操作来构建所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道。
3.如权利要求1所述的由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于：确定所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道，包括：
由所述调制节点和所述接收终端之间的中间节点执行广义Bell态测量和GH测量，并将测量结果发送至调制节点，并由所述调制节点执行幺正操作来构建所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道。
4.如权利要求1所述的由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于：待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端的同时，由所述调制节点进行幺正操作进行信道调制，包括：
由所述发送终端对其持有的粒子进行Bell测量，并对所述调制节点与所述中间节点持有的粒子进行GH操作，同时，所述调制节点对其持有的粒子进行幺正操作进行信道调制，其中所述调制节点持有的粒子包括引入的辅助粒子。
5.如权利要求1所述的由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于：所述调制节点在基{|0＞,|1>}下对辅助粒子进行测量操作，若所述调制节点的测量结果为|0＞e，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，包括：
由所述发送终端对其持有的粒子进行正交投影测量，得到第一测量结果；
由所述调制节点和中间节点分别对其持有的粒子进行GH测量，同时，所述调制节点对其持有的粒子进行Bell测量，得到第二测量结果；
将所述第一测量结果和所述第二测量结果发送至所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息。
6.如权利要求1所述的由系统实现信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于：所述调制节点在基{|0＞,|1>}下对辅助粒子进行测量操作，若所述调制节点的测量结果为|1>e，则由所述发送终端将所述待传送信息保留在所述发送终端，包括：
由所述发送终端对其持有的粒子进行(GH)-1测量和(GCNOT)-1操作，将所述待传送信息保留在所述发送终端。
7.一种由发送终端执行信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于，包括：
所述发送终端与接收终端之间通过若干中间节点连接，将若干中间节点中的任意一个具有高维调制能力的中间节点作为调制节点，并确定所述发送终端与所述调制节点之间的GHZ信道；
待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端，同时由所述调制节点引入辅助粒子e进行幺正操作对信道进行调制，并在信道调制成功时，由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，将测量结果发送给所述接收终端并由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，若信道调制失败，则由所述发送终端恢复出待传送信息；
其中，连接所述发送终端、调制节点以及接收终端之间的两个非最大纠缠态如下：
Figure FDA0003949656430000031
Figure FDA0003949656430000041
式中，A1是发送终端持有的粒子，Bk、Ck和Ak+1是调制节点持有的粒子，BN+1是调制节点与接收终端之间的中间节点持有的粒子，CN+1是接收终端持有的粒子，
Figure FDA0003949656430000042
是信道参数且满足归一化条件
Figure FDA0003949656430000043
由所述调制节点引入辅助粒子e进行幺正操作对信道进行调制，包括：
所述调制节点在基{|0＞,|1>}下对辅助粒子e进行测量操作，若所述调制节点的测量结果为|0>e，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息；若所述调制节点的测量结果为|1>e，则由所述发送终端将所述待传送信息保留在所述发送终端。
8.一种由调制节点执行信道调制权转移的高维多跳无损隐形传送方法，其特征在于，包括：
将发送终端与接收终端之间的若干中间节点中的任意一个具有高维调制能力的中间节点作为调制节点，并确定所述调制节点与所述接收终端之间的GHZ信道，待传送信息由所述发送终端发送至所述接收终端；
所述调制节点引入辅助粒子e进行幺正操作对信道进行调制，若信道调制成功，则由所述调制节点进行测量操作，将测量结果与发送终端及中间节点的测量结果发送给所述接收终端并由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息，若信道调制失败，则由所述发送终端恢复出待传送信息；
其中，连接所述发送终端、调制节点以及接收终端之间的两个非最大纠缠态如下：
Figure FDA0003949656430000051
Figure FDA0003949656430000052
式中，A1是发送终端持有的粒子，Bk、Ck和Ak+1是调制节点持有的粒子，BN+1是调制节点与接收终端之间的中间节点持有的粒子，CN+1是接收终端持有的粒子，
Figure FDA0003949656430000053
是信道参数且满足归一化条件
Figure FDA0003949656430000054
由所述调制节点引入辅助粒子e进行幺正操作对信道进行调制，包括：
所述调制节点在基{|0>,|1>}下对辅助粒子e进行测量操作，若所述调制节点的测量结果为|0>e，则由所述发送终端、调制节点以及中间节点进行测量操作，并将测量结果发送给所述接收终端，由所述接收终端执行幺正变换恢复出待传送信息；若所述调制节点的测量结果为|1>e，则由所述发送终端将所述待传送信息保留在所述发送终端。
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