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申请/专利权人：南京邮电大学

摘要：本发明公开了一种基于逻辑编码的量子安全直接通信方法。该方法先制备原子态和光子‑电子纠缠态，进行第一轮安全性检测。检测通过后，原子和电子通过CNOT门建立纠缠，最终通过对电子态的测量生成原子逻辑比特纠缠信道。信息发送方对原子态进行编码。双方生成新的原子‑电子‑光子纠缠，传递光子并且进行第二轮安全性检测。检测通过后，双方再次对光子态和电子态进行测量。结合光子态测量以及电子态测量的结果，接收方可以推导编码信息方的操作，得到传递的信息。本方明在理论上具有绝对安全性，且在当前实验条件下可以实现。通过对原子态的逻辑编码，可提高光子在传输中的纠错能力，降低信息错误。本方明在当前和未来量子通信领域具有重要应用。

主权项：1.一种基于逻辑编码的量子安全直接通信方法，其特征在于：所述方法包含以下步骤：步骤S1：Alice和Bob将3N个原子分别置于3N个量子存储器中N为大数，Alice和Bob的每三个存储器中的原子构成一个逻辑量子比特，即双方均制备N个原子的逻辑量子比特，Alice每个逻辑量子比特的三个原子的初始量子态分别是Bob的每个逻辑量子比特的三个原子的初始态分别|0B1、|0B2、|0B3，下标A，B为原子；Alice和Bob同时分别制备3N对电子-光子纠缠态，每三对纠缠态分为一组，每组内三个纠缠态均为其中，i＝1,2,3，下标a为电子，b为光子；Alice和Bob再分别制备t组电子-光子纠缠态|Φ+aibii＝1,2,…,tt为大数作为安全性检测纠缠对，Alice将安全性检测纠缠对随机插入到3N对电子-光子纠缠态中；步骤S2：Alice将所有3N+t组电子-光子纠缠态中的光子通过量子信道传输给Bob，Bob将接收到的光子存储到量子存储器中，待Bob接收完所有光子后，Alice公布3N+t组光子中t组安全性检测光子的位置；步骤S3：双方进行第一轮安全性检测，Bob提取出t组安全性检测光子，对每个安全性检测光子和自己的对应安全性检测光子进行贝尔态测量BSM，同时Alice和Bob随机选基测量对应的安全性检测电子的量子态，Alice公布电子态测量结果，Bob结合自己的BSM结果和电子态测量结果估算错误率，若错误率高于事先设定的阈值，说明安全性检测不通过，则终止通信，若错误率低于事先设定的阈值，则安全性检测通过，进行下一步；步骤S4：Alic使用两个控制非门CNOT门对每个逻辑量子比特进行初始编码，初始编码后，Alice的逻辑量子比特量子态为Bob的逻辑量子比特量子态为步骤S5：Alice和Bob对每个逻辑比特中的三个原子和对应的电子运行CNOT门，同时Bob提取出Alice发送的剩余光子与自己的对应光子进行BSM，Alice和Bob对电子态进行两种操作，使电子态变成Alice选择对角基对自己的电子态进行测量和Bob选择直角基对自己的电子态进行测量，结合BSM和电子态的测量结果，Alice和Bob间建立远距离原子的逻辑比特纠缠；步骤S6：Alice和Bob制备3N组光子-电子纠缠态，通过CNOT门使得电子与原子产生关联；Bob额外再制备t组用于安全性检测的光子-电子纠缠，并随机插入到前面制备的3N组光子-电子纠缠态中；步骤S7：Bob根据需要传输的信息，使用2种编码操作，对每对逻辑比特原子纠缠态进行编码；步骤S8：Bob将3N+t组光子-电子纠缠态中的光子通过量子信道发送给Alice，Alice将所有接收到的光子存储到量子存储器中，光子传输完成后，Bob公布安全性检测光子的位置，Alice提取出安全性检测光子，与自己处对应的光子进行BSM，Alice和Bob随机选基对安全性检测电子进行测量，Bob公布其对电子态的测量结果，Alice结合BSM以及电子态的测量结果进行第二轮安全性检测，若安全性检测未通过，则终止通信，若安全性检测通过，则进行下一步；步骤S9：Alice提取出其他光子，与自己的对应光子进行BSM，同时Alice和Bob选用直角基对各自的电子态进行测量，Bob公布自己对每个电子态的测量结果，Alice结合BSM及双方电子态的测量结果，可推测出Bob的编码操作，从而解码Bob传输的秘密信息。

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百度查询： 南京邮电大学 一种基于逻辑编码的量子安全直接通信方法