基于纠缠态粒子的超密编码通信协议

技术特征：
1.基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：包括如下步骤：s1、对纠缠态粒子进行初始化处理；s2、对发送方粒子进行编码；s3、对接收方粒子进行纠错；s4、接收方对纠错后的粒子进行解码。2.根据权利要求1所述的基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：所述s1中，对纠缠态粒子进行初始化处理的具体方法包括如下步骤：s1.1、通过已有的可以制备三量子比特ghz态的超纠缠设备进行三量子比特ghz态制备，并得到三量子比特态；s1.2、将已经制备得到的三个纠缠态粒子分发，其中一个粒子给发送方，剩余两个粒子给接收方。3.根据权利要求2所述的基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：所述s1.1中，制备三量子比特ghz态过程中的计算表达式为：4.根据权利要求2所述的基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：所述s2中，对发送方粒子进行编码的具体方法包括如下步骤：s2.1、发送方从四种酉操作中选择其中一个作用到手中粒子上对其进行编码，并确定该酉操作下对应的系统状态；s2.2、发送方将编码后的粒子通过引入辅助粒子1’和1”进行重复编码并发送给接收方，重复编码后的粒子变为三个相同状态的粒子。5.根据权利要求4所述的基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：所述s2.1中，四种酉操作分别为：σ
i
，σ
x
，σ
y
，σ
z
；其中，四个酉操作的表达式分别为：；其中，四个酉操作的表达式分别为：；其中，四个酉操作的表达式分别为：；其中，四个酉操作的表达式分别为：6.根据权利要求4所述的基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：所述s3中，对接收方粒子进行纠错的具体方法包括如下步骤：s3.1、接收方使用css码，按照多数原则对接收到的粒子进行纠错，将接收到的三个粒子分别编号为1、2、3；s3.2、设计比特翻转纠错电路图，在初始的三个粒子基础上引入粒子4、5，根据对引入的粒子4、5的状态测量结果，对发生比特翻转错误的粒子进行纠错；s3.3、针对相位翻转噪声，对上述电路做出修改以获得相位翻转纠错电路图，并对每一个粒子在传输之前用一个h门进行操作。7.根据权利要求6所述的基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：所述s4
中，接收方对纠错后的粒子进行解码的具体方法包括如下步骤：s4.1、接收方利用粒子1作为控制粒子，粒子2为受控粒子，进行受控非门操作，从而确定粒子2的具体状态；s4.2、接收方利用粒子1作为控制粒子，粒子3为受控粒子，再次进行受控非门操作，从而确定粒子3的具体状态；s4.3、接收方对手中粒子1进行h门操作，确定粒子1的具体状态，确定整个系统的状态；s4.4、接收方在确定了全部粒子状态后，可以根据之前双方所确定的通信协议解读信息，进而确定整体的系统状态，从而可以传输2bit信息。8.根据权利要求7所述的基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：所述s4.1、所述s4.2中，受控非门操作的计算表达式如下所示：9.根据权利要求7所述的基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，其特征在于：所述s4.3中，h门操作的其矩阵形式表达式为：

技术总结
本发明涉及量子通信技术领域，涉及基于纠缠态粒子的超密编码通信协议，包括如下步骤：对纠缠态粒子进行初始化处理；对发送方粒子进行编码；对接收方粒子进行纠错；接收方对纠错后的粒子进行解码。本发明设计不需要变动一些基础设备，只要增加产生和处理超纠缠对的设备即可；通过嵌入光子的超纠缠态进行粒子超密传输，增加了通信容量，且具有绝对的安全性；量子通信速度快、误码率低，极大的提升了通信效率；该协议较为简单，易于实际应用，其首次利用量子的超纠缠态进行现实环境中的超密传输，并且对过程中的比特翻转与相位翻转进行纠错处理，解决了真实环境下的量子超密传输方案，克服了无线网络信息安全性的不足。无线网络信息安全性的不足。无线网络信息安全性的不足。


技术研发人员：马鸿洋 柯祉衡 田艳兵 初鹏程 宋佳宝 张田 华南
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：2022.02.18
技术公布日：2022/6/28