面向分布式安全量子信息处理的集成光学芯片系统的制作方法

技术特征：
1.一种面向分布式安全量子信息处理的集成光学芯片系统，其特征在于，包括：服务器集成光学量子芯片和用户集成光学量子芯片，所述服务器集成光学量子芯片和所述用户集成光学量子芯片通过高维量子信道相连接，其中，所述服务器集成光学量子芯片，包括：可配置纠缠多光子源：包括干涉调节网络，n个纠缠多光子源以及波分复用器，其中，n为自然数且n≥2，通过配置干涉调节网络中的第一移相器和第二移相器对输入到所述干涉调节网络的光束进行干涉调节并输出多路光，经纠缠多光子源产生路径纠缠的多个光子，记每个纠缠多光子源产生的纠缠光子的数量为p，所述波分复用器用于将所述可配置纠缠多光子源输出的所述多个光子根据波长分别输出到服务器线性光学网络和所述用户集成光学量子芯片中；所述服务器线性光学网络分为三部分：初态配置线性光学网络o，与所述波分复用器连接，根据所述波分复用器输出光子的波长形成对应的o1,o2...o
p-1
，用于对所述可配置纠缠多光子源输出的光子制备初态；幺正算符配置线性光学网络u，与所述初态配置线性光学网络o对应连接，用于获取线性项系数，进行幺正变换和线性组合，以及合束，记为u
1(i)
,u
2(i)
...u
p-1(i)
(i＝1,2,...n)；投影测量线性光学网络t，与所述幺正算符配置线性光学网络u对应连接，用于对合束后的光量子态进行投影测量，记为t1,t2...t
p-1
；所述用户集成光学量子芯片，包含系数配置线性光学网络c，与所述波分复用器连接，用于对所述波分复用器输出的光子的路径进行编码得到所述线性项系数，记为α1,α2...α
n
，并通过量子隐形传态传输所述线性项系数，以对所述幺正算符配置线性光学网络中幺正变换的每一项进行线性组合，最终可得量子态结果：换的每一项进行线性组合，最终可得量子态结果：2.根据权利要求1所述的一种面向分布式安全量子信息处理的集成光学芯片系统，其特征在于，所述初态配置线性光学网络、所述幺正算符配置线性光学网络、所述投影测量线性光学网络以及所述系数配置线性光学网络均属于通用线性光学网络。3.根据权利要求1所述的一种面向分布式安全量子信息处理的集成光学芯片系统，其特征在于，所述可配置纠缠多光子源、初态配置线性光学网络、幺正算符配置线性光学网络、投影测量线性光学网络和系数配置线性光学网络均通过所述第一移相器和所述第二移相器实现路径编码。4.根据权利要求1所述的一种面向分布式安全量子信息处理的集成光学芯片系统，其特征在于，所述可配置纠缠多光子源的干涉调节网络包括log2n级马赫-曾德尔干涉仪，以“二叉树”的形式进行排布，即上一级马赫-曾德尔干涉仪的每一个输出端口连接下一级的一个马赫-曾德尔干涉仪的一个输入端口，最后一级马赫-曾德尔干涉仪的个输出端口连接一个第二移相器和一个纠缠多光子源；其中，所述马赫-曾德尔干涉仪包括一个第一移相器，以及与所述第一移相器连接的两个多模干涉仪。5.根据权利要求4所述的一种面向分布式安全量子信息处理的集成光学芯片系统，其特征在于，所述第一移相器和第二移相器通过外置经典控制信号来对各路光进行调节，并使得到达所述纠缠多光子源前的各路光相位为零。6.根据权利要求1所述的一种面向分布式安全量子信息处理的集成光学芯片系统，其
特征在于，所述可配置纠缠多光子源生成p种波长的光子，其中一种波长的光子被路由到所述用户集成光学量子芯片，另外p-1种波长的光子被分别对应路由到p-1组初态配置线性光学网络(每组n个)；其中，p为自然数且p≥2。7.根据权利要求1所述的一种面向分布式安全量子信息处理的集成光学芯片系统，其特征在于，所述初态配置线性光学网络可以包含一种多级链式结构。8.根据权利要求1所述的一种面向分布式安全量子信息处理的集成光学芯片系统，其特征在于，所述幺正算符配置线性光学网络可以为一种呈三角形分布的光网络结构。9.根据权利要求1所述的一种面向分布式安全量子信息处理的集成光学芯片系统，其特征在于，所述投影测量线性光学网络可以包含一种反向树状结构，和/或，所述用户集成光学量子芯片中的系数配置线性光学网络可以为一种简化的呈三角形分布的光网络结构。10.根据权利要求6所述的一种面向分布式安全量子信息处理的集成光学芯片系统，其特征在于，所述p-1组初态配置线性光学网络中的每组初态配置线性光学网络具有n个；对应的，所述幺正算符配置线性光学网络被分为p-1组，每组n个，所述投影测量线性光学网络的数量为p-1个；其中，每组幺正算符配置线性光学网络与一组初态配置线性光学网络和一个投影测量线性光学网络对应连接。

技术总结
本发明提供了一种面向分布式安全量子信息处理的集成光学芯片系统，包含服务器集成光学量子芯片和用户集成光学量子芯片。其中，服务器集成光学量子芯片包括：可配置纠缠多光子源，用于产生多个光子并根据波长分别输出到服务器线性光学网络和用户线性光学网络；服务器线性光学网络，用于对波分复用器输出的光子制备初态，进行幺正变换和线性组合，以及合束并对合束后的光子进行投影测量；用户集成光学量子芯片，通过量子隐形传态传输线性项系数，以对服务器集成光学量子芯片中幺正变换的每一项进行线性组合。服务器无法得知用户的具体计算任务，计算完成后通过经典信道将结果告知用户。采用本发明的技术方案，可以保护用户的计算隐私。算隐私。算隐私。


技术研发人员：强晓刚 王超
受保护的技术使用者：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院
技术研发日：2021.09.28
技术公布日：2022/1/14