(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210978134.5 (22)申请日 2022.08.16 (71)申请人 西南大学 地址 400715 重庆市北碚区天生路2号 (72)发明人 赖红　郭勤玉　闫云龙　 (74)专利代理 机构 重庆敏创专利代理事务所 (普通合伙) 50253 专利代理师 黄梅 (51)Int.Cl. H04L 9/08(2006.01) H04B 10/70(2013.01) (54)发明名称 基于广义等距张量进行纠 缠压缩的量子密 钥生成方法 (57)摘要 本发明涉及量子密钥分发(QKD)技术领域， 具体公开了一种基于广义等距张量进行纠缠压 缩的量子密钥生成方法， 利用广义等距张量将任 何纠缠态压缩为单光子态或Bell态。 确切地说， 使用广义 等距张量 w(wN1,wN2)、 w′(w′N1,w′N2)将 压缩为 和 单光子态|0>， |1>。 同时， 和单光子态|0>， |1>可以通过 完全解压缩为 不仅压缩和解 压缩的过程非常简单， 而且使用广义等距张量进 行纠缠压缩可以使用量子电路和当前技术来实 现。 我们的协议可以比一般协议中用到的单光子 编码更多的经 典比特， 从而显著提高了编码效率 和减少了量子资源的使用。 我们提出的QKD协议 还保持了生成的密钥的完 美安全性。 权利要求书3页 说明书13页 附图1页 CN 115333734 A 2022.11.11 CN 115333734 A 1.基于广义 等距张量进行纠缠压缩的量子密钥生成方法， 其特 征在于， 包括 步骤： S1、 Alice采用第一广义等距张量将N光子GHZ纠缠态压缩为单光子态|0>和|1>或者采 用第二广义 等距张量将N 光子GHZ纠缠态压缩为Bel l态， N≥3； S2、 Alice通过一个量子信道将压缩后的单光子态发送给Bob， 在这里， Alice和Bob约定 好压缩的单光子态|0>和|1>与解压信息 之间的关系； 或者， A lice通过一个量子信道将 每个 压缩后的Bell态中的一个光子发送给Bob， 另一个她自己保留， 在这里， Alice和Bob约定好 压缩的Bell态与解压信息之间的关系； 这些通过量子信道传输的压缩态即压缩后的单光子 态或Bell态受到诱骗态的保护； S3、 Bob在接收到一个压缩态后， 随机选择一个基测量它， 然后用认证广播信道告诉 Alice他选择的基， 进一步进行对基， 通过对基后， Alice通过认证广播信道通知Bob等距张 量用于解压相应的压缩态， 最后Alice和Bob使用所述第一广义等距张量的逆映射 或所述第 二广义等距张量的逆映射 解压缩最后筛 选出来的压缩态； S4、 Alice和Bob根据 步骤S2中的约 定， 得到解压缩后的态所对应的比特信息， 把它们串 接到一起就得到密钥。 2.根据权利要求1所述的基于广义等距张量进行纠缠压缩的量子密钥生成方法， 其特 征在于， 所述第一广义 等距张量表示 为w(wN1,wN2)， 其中： w(wN1,wN2)满足内积保迹映射且 还满足以下 条件： 其中， νin、 νout分别表示输入量子态和输出量子态， w即w(wN1,wN2)， 为w的逆映射， w: νin→νout表示所述第 一广义等距张量用于压缩任何输入量子态即N ‑光子GHZ纠缠态为输出 量子态即单光子态， I 为二阶单位矩阵； 并且， 表示所述第一广义等距张量的逆映射用于解压缩任何输出量子态即单光 子态为输入量子态即N ‑光子GHZ纠缠态。 3.根据权利要求2所述的基于广义等距张量进行纠缠压缩的量子密钥生成方法， 其特权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115333734 A 2征在于， 所述第二广义 等距张量表示 为w′(w′N1,w′N2)， 其中： 在等距张量w ′N1的第二、 三行， 非零元的个数为2N‑1‑1， 在等距张量w ′N2的第一、 四行， 非 零元的个数为2N‑1‑1， w′(w′N1,w′N2)满足内积保迹映射且 还满足以下 条件： w′即w′(w′N1,w′N2)， w′:vin→vout表示所述第二广义等距张量用于压缩任何输入量子态 即N‑光子GHZ纠缠态为输出量子态即Bel l态； 并且， 表示所述第二广义等距张量的逆映射用于解压缩任何输出量子态即Bell 态为输入量子态即N ‑光子GHZ纠缠态。 4.根据权利要求3所述的基于广义等距张量进行纠缠压缩的量子密钥生成方法， 其特 征在于， 在步骤S2中， 压缩的单光子态|0>和|1>与解压信息之间的关系； 当筛选出的压缩态为单光子态|0>和|1>时， 分别对|0>和|1>解压得到N比特的经典信 息00…0和11…1。 5.根据权利要求4所述的基于广义等距张量进行纠缠压缩的量子密钥生成方法， 其特 征在于， 在步骤S2中， 压缩的Bel l态与解压信息之间的关系为： 当筛选出的压缩态为 时， 分别对 解压得到N比特的经典信息 00…0和11…1。 6.根据权利要求4所述的基于广义等距张量进行纠缠压缩的量子密钥生成方法， 其特权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115333734 A 3