CN116318432A - 量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法 - Google Patents

量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法 Download PDF

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CN116318432A
CN116318432A CN202310204271.8A CN202310204271A CN116318432A CN 116318432 A CN116318432 A CN 116318432A CN 202310204271 A CN202310204271 A CN 202310204271A CN 116318432 A CN116318432 A CN 116318432A
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李宗一
孟甜甜
姜敏
黄旭
周刘蕾
陈虹
孙兵
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Suzhou University
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Suzhou University
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Abstract

本发明涉及一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，首先确定所需制备混合能级粒子态的结构和参数，控制方为每个制备者Alice分配所需制备信息，制备者通过链式结构输出测量信息给接收者，接收者通过执行测量、幺正操作得到混合能级多粒子态。本发明基于现有节点之间的共享Bell纠缠对进行传送，提高了信息传输的效率，采用的非局域受控操作做幺正，且采用的测量为单粒子测量、经典通信和局域操作，都是可实现的，并且本发明应用Bell链式信道，即使远端节点没有直接共享粒子纠缠对，依然能在双方之间传输量子态信息，满足构建复杂量子通信网络的要求。

Description

量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法
技术领域
本发明涉及量子通信技术领域，尤其是指一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法。
背景技术
近年来，量子纠缠因为有着量子力学独特的非经典特性而被广泛地研究和应用。在量子信息处理过程中量子纠缠作为一个基本的资源被广泛地运用，比如量子隐形传态、量子远程态制备等。
量子隐形传态是发送点与接受点分享的两个量子纠缠子系统与一些经典通讯技术来传送量子态或量子信息从发送点至相隔遥远距离的接收点，而在量子网络建立的过程中，面临着节点之间纠缠资源紧缺的问题，量子隐形传态消耗经典资源多，远程态制备由于制备者传送的是已知态，使得量子远程态制备在经典资源的消耗上比量子隐形传态更加节省，但远程态制备由于本身协议结构的特点，发送者知道待制备态的全部信息，无法保证安全问题。
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待制备态的全部信息都已知，存在安全问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，包括：
S1：确定所需制备混合能级粒子态的结构和参数，控制方为每个制备者Alice分配所需制备信息；
S2：制备者Alice0对共享Bell纠缠对进行测量得到测量结果一，制备者Alice1根据所述测量结果一对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure BDA0004110228170000021
添加到待制备的态中；
S3：制备者Alice1对自己所拥有的粒子做投影测量得到测量结果二，制备者Alice2根据所述测量结果二对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure BDA0004110228170000022
添加到待制备的态中；
S4：制备者Alice3至AliceM依次根据上一个制备者的测量信息对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相应的相位信息添加到待制备的态中，最终待制备态的相位信息为
Figure BDA0004110228170000023
最后一位制备者AliceM输出测量信息；
S5：接收者Bob接收制备者输出的测量信息，对自己拥有的粒子做恢复操作得到多粒子态；
S6：对所述多粒子态做受控幺正操作，并对所述多粒子态做投影测量得到测量结果，对所述测量结果进行恢复得到混合能级多粒子态。
在本发明的一个实施例中，所述S1中确定所需制备混合能级粒子态的结构和参数，控制方为每个制备者Alice分配所需制备节点的方法为：
所述需制备的混合能级多粒子态为：
Figure BDA0004110228170000024
其中，K为待传递粒子的个数，Dk，Dk-1，···D1分别为K个待传递粒子各自的维度，
Figure BDA0004110228170000025
为每个叠加态对应的幅度；
满足归一化条件：
Figure BDA0004110228170000026
设定每个制备节点之间需L对Bell对连接作为量子信道，每个制备节点需要共享的Bell对的个数L满足：
Figure BDA0004110228170000031
其中，H为信道共享的Bell对的纬度。
在本发明的一个实施例中，所述S2中制备者Alice0对共享Bell纠缠态进行测量得到测量结果一，制备者Alice1根据所述测量结果一对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure BDA0004110228170000032
添加到待制备的态中的方法为：
制备者Alice0所执行的正定算符测量的投影算子为：
Figure BDA0004110228170000033
其中，
Figure BDA0004110228170000034
代表按位模加和/>
Figure BDA0004110228170000035
的缩写形式，q0和k0分别是状态qL，qL-1，…，q1和kL，kL-1，…，k1的缩写；
投影算子满足完备化条件：
Figure BDA0004110228170000036
其中，I为单位矩阵，系统的初始状态为：
Figure BDA0004110228170000037
投影算子
Figure BDA0004110228170000038
只作用在制备者Alice0和Alice1之间共享的L对Bell对上，只对
Figure BDA0004110228170000039
进行投影测量，测量后这部分系统变为：
Figure BDA00041102281700000310
其中，r0和s0分别为Alice0的测量结果，测量后节点之间共享的Bell纠缠对分离为制备者Alice0的
Figure BDA0004110228170000041
和制备者Alice1的/>
Figure BDA0004110228170000042
两部分：
Figure BDA0004110228170000043
Figure BDA0004110228170000044
制备者Alice1根据测量结果对自己的部分做恢复操作，具体为：
Figure BDA0004110228170000045
其中，
Figure BDA0004110228170000046
代表/>
Figure BDA0004110228170000047
的缩写，为根据测量结果按位做恢复操作，恢复后状态变为/>
Figure BDA0004110228170000048
制备者Alice1将相位信息
Figure BDA0004110228170000049
添加到待制备态中。
在本发明的一个实施例中，所述S3中制备者Alice1对自己所拥有的粒子做投影测量得到测量结果二，制备者Alice2根据所述测量结果二对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure BDA00041102281700000410
添加到待制备的态中的方法为：
对所述恢复后的状态中的粒子做受控操作后作用在制备者Alice1拥有的两部分粒子上，受控操作为：
Figure BDA00041102281700000411
作用后制备者Alice1相关的系统变为：
Figure BDA00041102281700000412
制备者Alice1使用两组测量基
Figure BDA00041102281700000413
分别对自己拥有的两部分做投影测量，两组测量分别为：
Figure BDA0004110228170000051
Figure BDA0004110228170000052
制备者Alice2根据测量结果对自己的部分做恢复操作，具体为：
Figure BDA0004110228170000053
其中，
Figure BDA0004110228170000054
代表/>
Figure BDA0004110228170000055
的缩写；
制备者Alice2将相位信息
Figure BDA0004110228170000056
添加到待制备态中。
在本发明的一个实施例中，所述S5中接收者Bob接收制备者输出的测量信息，对自己拥有的粒子做恢复操作得到多粒子态的方法为：
根据所述制备者AliceM输出的测量信息，接收者Bob对自己拥有的共享部分做恢复操作，具体为：
Figure BDA0004110228170000057
得到用d维多粒子态：
Figure BDA0004110228170000058
其中，每个d为不同粒子上的态的不同状态。
在本发明的一个实施例中，所述S6中接收者Bob对所述多粒子态做受控幺正操作，并对所述多粒子态做投影测量得到测量结果，对所述测量结果进行恢复得到混合能级多粒子态的方法为：
接收者Bob准备K个与原始多粒子态对应的初始粒子作为制备的辅助粒子，对所述恢复操作得到的多粒子态做受控幺正操作后再进行测量，接收者Bob进行受控幺正操作为：
Figure BDA0004110228170000061
其中，|0>K为引入的第K个辅助粒子；
令共享粒子态部分为控制方，接收者Bob的辅助粒子部分为靶点，对其L+K个粒子组成的系统作对应的受控幺正操作为：
Figure BDA0004110228170000062
并分别对L个信道部分粒子进行傅里叶变换后得到：
Figure BDA0004110228170000063
其中，
Figure BDA0004110228170000064
为傅里叶变换后产生的相位系数，对其进行测量得到新的L个结果|mLmL-1…m1>，使接收者Bob的K个混合粒子态变为：
Figure BDA0004110228170000071
通过测量结果进行恢复操作得到原始的K个混合能级多粒子态为：
Figure BDA0004110228170000072
其中，
Figure BDA0004110228170000073
对应传递前的系数，|dKdK-1…d1>为对应的叠加态。
在本发明的一个实施例中，所述共享Bell纠缠对为每个节点间连接的量子通道，所述节点为制备方法中所有的参与者，所述共享Bell纠缠对的数量由实际传输的混合能级态决定。
本发明还提供一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，包括：
制备者接收制备信息，制备者Alice0对共享态进行测量得到测量结果一，制备者Alice1根据所述测量结果一对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure BDA0004110228170000074
添加到待制备的态中，制备者Alice1对自己所拥有的粒子做投影测量得到测量结果二，制备者Alice2根据所述测量结果二对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息/>
Figure BDA0004110228170000075
添加到待制备的态中，制备者Alice3至AliceM依次根据上一个制备者的测量信息对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相应的相位信息添加到待制备的态中，最终待制备态的相位信息为/>
Figure BDA0004110228170000076
最后一位制备者AliceM输出测量信息。
相应的，本发明实施例还提供一种制备设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法的步骤。
相应的，本发明实施例还提供了一种计算机可读指令，当计算机读取所述可读指令时，使得计算机执行上述量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，首先确定所需制备混合能级粒子态的结构和参数，控制方为每个制备者Alice分配所需制备信息，制备者通过链式结构输出测量信息给接收者，接收者通过执行测量、幺正操作得到混合能级多粒子态。本发明基于现有节点之间的共享Bell纠缠对进行传送，提高了信息传输的效率，采用的非局域受控操作做幺正，且采用的测量为单粒子测量、经典通信和局域操作，都是可实现的，并且本发明应用Bell链式信道，即使远端节点没有直接共享粒子纠缠对，依然能在双方之间传输量子态信息，满足构建复杂量子通信网络的要求。
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，其中
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的系统原理图。
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。
实施例一
参照图1所示，本实施例所述一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法具体包括：
S1：确定所需制备混合能级粒子态的结构和参数，控制方为每个制备者Alice分配所需制备信息；S2：制备者Alice0对共享Bell纠缠对进行测量得到测量结果一，制备者Alice1根据所述测量结果一对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure BDA0004110228170000091
添加到待制备的态中；S3：制备者Alice1对自己所拥有的粒子做投影测量得到测量结果二，制备者Alice2根据所述测量结果二对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure BDA0004110228170000092
添加到待制备的态中；S4：制备者Alice3至AliceM依次根据上一个制备者的测量信息对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相应的相位信息添加到待制备的态中，最终待制备态的相位信息为/>
Figure BDA0004110228170000093
最后一位制备者AliceM输出测量信息；S5：接收者Bob接收制备者输出的测量信息，对自己拥有的粒子做恢复操作得到多粒子态；S6：对所述多粒子态做受控幺正操作，并对所述多粒子态做投影测量得到测量结果，对所述测量结果进行恢复得到混合能级多粒子态。
本实施例所述一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，使用制备者Alice至接收者Bob的链式结构，通过将待制备态的信息分发给不同节点，有效地提高了方法整体的安全性。
所述S1中确定所需制备混合能级粒子态的结构和参数，控制方为每个制备者Alice分配所需制备节点的方法为：所述需制备的混合能级多粒子态为：
Figure BDA0004110228170000094
其中，K为待传递粒子的个数，Dk，Dk-1，···D1分别为K个待传递粒子各自的维度，
Figure BDA0004110228170000101
为每个叠加态对应的幅度；
满足归一化条件：
Figure BDA0004110228170000102
设定每个制备节点之间需L对Bell对连接作为量子信道，每个制备节点需要共享的Bell对的个数L满足：
Figure BDA0004110228170000103
其中，H为信道共享的Bell对的纬度。
若通过2维Bell信道远程制备4维粒子态，对于待制备的4维粒子态而言，每个制备节点之间需要通过2对2维的Bell纠缠对连接作为量子信道。
通过控制方为每个制备者Alice分配所需制备信息，保证每个制备者只知道部分制备信息，提高了制备过程的安全性。
所述S2中制备者Alice0对共享Bell纠缠态进行测量得到测量结果一，制备者Alice1根据所述测量结果一对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure BDA0004110228170000104
添加到待制备的态中的方法为：制备者Alice0所执行的正定算符测量的投影算子为：
Figure BDA0004110228170000105
其中，
Figure BDA0004110228170000106
代表按位模加和/>
Figure BDA0004110228170000107
的缩写形式，q0和k0分别是状态qL，qL-1，…，q1和kL，kL-1，…，K1的缩写；
若通过2维Bell信道远程制备4维粒子态，则
Figure BDA0004110228170000111
代表按位模加和
Figure BDA0004110228170000112
的缩写形式，q0和k0分别是状态q2q1和k2k1的缩写。
投影算子满足完备化条件：
Figure BDA0004110228170000113
其中，I为单位矩阵，系统的初始状态为：
Figure BDA0004110228170000114
投影算子
Figure BDA0004110228170000115
只作用在制备者Alice0和Alice1之间共享的L对Bell对上，只对
Figure BDA0004110228170000116
进行投影测量，测量后这部分系统变为：
Figure BDA0004110228170000117
其中，r0和s0分别为Alice0的测量结果，测量后节点之间共享的Bell纠缠对分离为制备者Alice0的
Figure BDA0004110228170000118
和制备者Alice1的/>
Figure BDA0004110228170000119
两部分：
Figure BDA00041102281700001110
Figure BDA00041102281700001111
制备者Alice1根据制备者Alice0通过量子信道发送来的测量结果对自己的部分做恢复操作，具体为：
Figure BDA00041102281700001112
其中，
Figure BDA00041102281700001113
代表/>
Figure BDA00041102281700001114
的缩写，在2维Bell信道远程制备4维粒子态中，则是/>
Figure BDA00041102281700001115
的缩写，为根据测量结果按位做恢复操作，恢复后状态变为/>
Figure BDA0004110228170000121
制备者Alice1将相位信息/>
Figure BDA0004110228170000122
添加到待制备态中。
通过一种非标准POVM半正定算子值测量协议进行测量操作，该协议通过引入辅助粒子，用幺正操作实现非幺正的投影过程，从而实现混合维度态的制备。
所述S3中制备者Alice1对自己所拥有的粒子做投影测量得到测量结果二，制备者Alice2根据所述测量结果二对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure BDA0004110228170000123
添加到待制备的态中的方法为：对所述恢复后的状态中的粒子做受控操作后作用在制备者Alice1拥有的两部分粒子上，受控操作为：
Figure BDA0004110228170000124
作用后制备者Alice1相关的系统变为：
Figure BDA0004110228170000125
制备者Alice1使用两组测量基
Figure BDA0004110228170000126
分别对自己拥有的两部分做投影测量，两组测量分别为：
Figure BDA0004110228170000127
Figure BDA0004110228170000128
制备者Alice2根据测量结果对自己的部分做恢复操作，具体为：
Figure BDA0004110228170000129
其中，
Figure BDA0004110228170000131
代表/>
Figure BDA0004110228170000132
的缩写；制备者Alice2将相位信息/>
Figure BDA0004110228170000133
添加到待制备态中。
所述S5中接收者Bob接收制备者输出的测量信息，对自己拥有的粒子做恢复操作得到多粒子态的方法为：根据所述制备者AliceM输出的测量信息，接收者Bob对自己拥有的共享部分做恢复操作，具体为：
Figure BDA0004110228170000134
得到用d维多粒子态：
Figure BDA0004110228170000135
在通过2维Bell信道远程制备4维粒子态时，则得到2个2维粒子态具体写作：
Figure BDA0004110228170000136
其中，每个d为不同粒子上的态的不同状态。
所述S6中接收者Bob对所述多粒子态做受控幺正操作，并对所述多粒子态做投影测量得到测量结果，对所述测量结果进行恢复得到混合能级多粒子态的方法为：
接收者Bob准备K个与原始多粒子态对应的初始粒子作为制备的辅助粒子，对所述恢复操作得到的多粒子态做受控幺正操作后再进行测量，接收者Bob进行受控幺正操作为：
Figure BDA0004110228170000137
其中，|0>K为引入的第K个辅助粒子；
令共享粒子态部分为控制方，接收者Bob的辅助粒子部分为靶点，对其L+K个粒子组成的系统作对应的受控幺正操作为：
Figure BDA0004110228170000141
在2维Bell信道远程制备4维粒子态中，需要准备1个4维的辅助粒子，接收者Bob进行受控幺正操作为：
Figure BDA0004110228170000142
对其2+1个粒子组成的系统作对应的受控幺正操作为：
Figure BDA0004110228170000143
其中，幺正操作为
Figure BDA0004110228170000144
并分别对L个信道部分粒子进行傅里叶变换后得到：
Figure BDA0004110228170000145
/>
Figure BDA0004110228170000151
其中，
Figure BDA0004110228170000152
为傅里叶变换后产生的相位系数，对其进行测量得到新的L个结果|mLmL-1…m1>，使接收者Bob的K个混合粒子态变为：
Figure BDA0004110228170000153
通过测量结果进行恢复操作得到原始的K个混合能级多粒子态为：
Figure BDA0004110228170000154
Figure BDA0004110228170000161
其中，
Figure BDA0004110228170000162
对应传递前的系数，|dKdK-1…d1>为对应的叠加态。
在通过2维Bell信道远程制备4维粒子态时，分别对信道部分粒子进行傅里叶变换后得到：
Figure BDA0004110228170000163
之后对其测量得到新的2个结果|m2m1>使4维粒子态变为：
Figure BDA0004110228170000164
通过测量结果进行恢复操作得到目标制备的4维态：
Figure BDA0004110228170000165
通过联合远程制备，使得经典资源的消耗减少，并通过链式结构，将制备信息分别发送给制备者，减少制备过程中的制备信息泄露，增加制备混合能级多粒子态的安全性。
实施例二
本实施例所述一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，具体包括：制备者接收制备信息，制备者Alice0对共享态进行测量得到测量结果一，制备者Alice1根据所述测量结果一对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure BDA0004110228170000171
添加到待制备的态中，制备者Alice1对自己所拥有的粒子做投影测量得到测量结果二，制备者Alice2根据所述测量结果二对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息/>
Figure BDA0004110228170000172
添加到待制备的态中，制备者Alice3至AliceM依次根据上一个制备者的测量信息对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相应的相位信息添加到待制备的态中，最终待制备态的相位信息为/>
Figure BDA0004110228170000173
最后一位制备者AliceM输出测量信息。/>
通过制备者接收制备信息，输出测量信息，保证制备所需的信息不易被全部获取，增加制备的安全性。
实施例三
本实施例还提供一种制备设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现实施例一所述一种量子网络中联合制备混合能级多粒子态的方法的步骤。
实施例四
本发明还提供了一种计算机可读指令，包括计算机可读指令，当计算机读取所述计算机可读指令时，使得计算机执行上述一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法。
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 (10)

1.一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，其特征在于，包括：
S1：确定所需制备混合能级粒子态的结构和参数，控制方为每个制备者Alice分配所需制备信息；
S2：制备者Alice0对共享Bell纠缠对进行测量得到测量结果一，制备者Alice1根据所述测量结果一对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure FDA0004110228160000011
添加到待制备的态中；
S3：制备者Alice1对自己所拥有的粒子做投影测量得到测量结果二，制备者Alice2根据所述测量结果二对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure FDA0004110228160000012
添加到待制备的态中；
S4：制备者Alice3至AliceM依次根据上一个制备者的测量信息对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相应的相位信息添加到待制备的态中，最终待制备态的相位信息为
Figure FDA0004110228160000013
最后一位制备者AliceM输出测量信息；
S5：接收者Bob接收制备者输出的测量信息，对自己拥有的粒子做恢复操作得到多粒子态；
S6：对所述多粒子态做受控幺正操作，并对所述多粒子态做投影测量得到测量结果，对所述测量结果进行恢复得到混合能级多粒子态。
2.根据权利要求1所述的一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，其特征在于，所述S1中确定所需制备混合能级粒子态的结构和参数，控制方为每个制备者Alice分配所需制备信息的方法为：
所述需制备的混合能级多粒子态为：
Figure FDA0004110228160000021
其中，K为待传递粒子的个数，Dk，Dk-1，···D1分别为K个待传递粒子各自的维度，
Figure FDA0004110228160000028
为每个叠加态对应的幅度；
满足归一化条件：
Figure FDA0004110228160000022
设定每个制备节点之间需L对Bell对连接作为量子信道，每个制备节点需要共享的Bell对的个数L满足：
Figure FDA0004110228160000023
其中，H为信道共享的Bell对的纬度。
3.根据权利要求1所述的一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，其特征在于，所述S2中制备者Alice0对共享Bell纠缠态进行测量得到测量结果一，制备者Alice1根据所述测量结果一对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure FDA0004110228160000024
添加到待制备的态中的方法为：
制备者Alice0所执行的正定算符测量的投影算子为：
Figure FDA0004110228160000025
其中，
Figure FDA0004110228160000026
代表按位模加和/>
Figure FDA0004110228160000027
的缩写形式，q0和k0分别是状态qL，qL-1，…，q1和kL，kL-1，…，k1的缩写；
投影算子满足完备化条件：
Figure FDA0004110228160000031
其中，I为单位矩阵，系统的初始状态为：
Figure FDA0004110228160000032
投影算子
Figure FDA0004110228160000033
只作用在制备者Alice0和Alice1之间共享的L对Bell对上，只对
Figure FDA0004110228160000034
进行投影测量，测量后这部分系统变为：
Figure FDA0004110228160000035
其中，r0和s0分别为Alice0的测量结果，测量后节点之间共享的Bell纠缠对分离为制备者Alice0的
Figure FDA0004110228160000036
和制备者Alice1的/>
Figure FDA0004110228160000037
两部分：
Figure FDA0004110228160000038
Figure FDA0004110228160000039
制备者Alice1根据测量结果对自己的部分做恢复操作，具体为：
Figure FDA00041102281600000310
其中，
Figure FDA00041102281600000311
代表/>
Figure FDA00041102281600000312
的缩写，为根据测量结果按位做恢复操作，恢复后状态变为/>
Figure FDA00041102281600000313
制备者Alice1将相位信息
Figure FDA00041102281600000314
添加到待制备态中。
4.根据权利要求1所述的一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，其特征在于，所述S3中制备者Alice1对自己所拥有的粒子做投影测量得到测量结果二，制备者Alice2根据所述测量结果二对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure FDA0004110228160000041
添加到待制备的态中的方法为：
对所述恢复后的状态中的粒子做受控操作后作用在制备者Alice1拥有的两部分粒子上，受控操作为：
Figure FDA0004110228160000042
作用后制备者Alice1相关的系统变为：
Figure FDA0004110228160000043
制备者Alice1使用两组测量基
Figure FDA0004110228160000044
分别对自己拥有的两部分做投影测量，两组测量分别为：
Figure FDA0004110228160000045
Figure FDA0004110228160000046
制备者Alice2根据测量结果对自己的部分做恢复操作，具体为：
Figure FDA0004110228160000047
其中，
Figure FDA0004110228160000048
代表/>
Figure FDA0004110228160000049
的缩写；
制备者Alice2将相位信息
Figure FDA00041102281600000410
添加到待制备态中。
5.根据权利要求1所述的一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，其特征在于，所述S5中接收者Bob接收制备者输出的测量信息，对自己拥有的粒子做恢复操作得到多粒子态的方法为：
根据所述制备者AliceM输出的测量信息，接收者Bob对自己拥有的共享部分做恢复操作，具体为：
Figure FDA0004110228160000051
得到用d维多粒子态：
Figure FDA0004110228160000052
其中，每个d为不同粒子上的态的不同状态。
6.根据权利要求1所述的一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，其特征在于，所述S6中接收者Bob对所述多粒子态做受控幺正操作，并对所述多粒子态做投影测量得到测量结果，对所述测量结果进行恢复得到混合能级多粒子态的方法为：
接收者Bob准备K个与原始多粒子态对应的初始粒子作为制备的辅助粒子，对所述恢复操作得到的多粒子态做受控幺正操作后再进行测量，接收者Bob进行受控幺正操作为：
Figure FDA0004110228160000053
其中，|0＞K为引入的第K个辅助粒子；
令共享粒子态部分为控制方，接收者Bob的辅助粒子部分为靶点，对其L+K个粒子组成的系统作对应的受控幺正操作为：
Figure FDA0004110228160000054
Figure FDA0004110228160000061
并分别对L个信道部分粒子进行傅里叶变换后得到：
Figure FDA0004110228160000062
|mLmL-1…m1>|jKjK-1…j1>
其中，
Figure FDA0004110228160000063
为傅里叶变换后产生的相位系数，对其进行测量得到新的L个结果|mLmL-1...M1>，使接收者Bob的K个混合粒子态变为：
Figure FDA0004110228160000064
通过测量结果进行恢复操作得到原始的K个混合能级多粒子态为：
Figure FDA0004110228160000071
其中，
Figure FDA0004110228160000072
对应传递前的系数，|dKdK-1…d1>为对应的叠加态。
7.根据权利要求1所述的一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，其特征在于，包括：
所述共享Bell纠缠对为每个节点间连接的量子通道，所述节点为制备方法中所有的参与者，所述共享Bell纠缠对的数量由实际传输的混合能级态决定。
8.一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法，其特征在于，包括：
制备者接收制备信息，制备者Alice0对共享态进行测量得到测量结果一，制备者Alice1根据所述测量结果一对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息
Figure FDA0004110228160000073
添加到待制备的态中，制备者Alice1对自己所拥有的粒子做投影测量得到测量结果二，制备者Alice2根据所述测量结果二对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相位信息/>
Figure FDA0004110228160000074
添加到待制备的态中，制备者Alice3至AliceM依次根据上一个制备者的测量信息对自己所拥有的制备信息做恢复操作，并将相应的相位信息添加到待制备的态中，最终待制备态的相位信息为/>
Figure FDA0004110228160000075
最后一位制备者AliceM输出测量信息。
9.一种制备设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8任一项所述一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法的步骤。
10.一种计算机可读非易失性存储介质，其特征在于，包括：
计算机可读指令，当计算机读取所述计算机可读指令时，使得计算机执行上述权利1-8任意一项所述的一种量子网络中联合远程制备混合能级多粒子态的方法。
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