CN108923851B - 一种基于五比特brown态的信道复用方法 - Google Patents

一种基于五比特brown态的信道复用方法 Download PDF

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Abstract

本发明专利公开了一种基于五比特brown态的信道复用方法，包括量子隐形传态与远程态制备并存的信道复用方法、量子隐形传态与量子稠密编码并存的信道复用方法以及远程态制备与量子稠密编码并存的信道复用方法三个部分。本发明提出了信道复用方法，能够在单个信道中实现通信双方同时发送和接收量子信息，并且有效地丰富了量子信息交流的方式。

Description

一种基于五比特brown态的信道复用方法
技术领域
本发明属于量子保密通信技术领域，具体是一种基于五比特brown态的信道复用方法。
背景技术
量子密码学是密码学与量子力学相结合的产物。通信双方通常以量子态为信息载体，利用量子力学的基本原理，通过量子信道在保密通信双方之间建立信息交流，其安全性由量子力学中的不确定性关系及量子不可克隆定理所保证。绝对安全性是指窃听者智商极高，采用最高明的窃听策略，使用一切可能的先进仪器，在这些条件下密钥仍然是安全的。窃听者的基本窃听策略有两类:一是通过对携带着经典信息的量子态进行测量，从其测量的结果来获得所需的信息。但是量子力学的基本原理告诉我们，对量子态的测量会干扰量子态本身，因此这种窃听方式必然会留下痕迹而被合法用户所发现；二是避开直接量子测量而采取量子复制机来复制传送信息的量子态，窃听者将原量子态传送给信息接收者，而留下复制的量子态进行测量以窃取信息，这样就不会留下任何会被发现的痕迹。但是量子不可克隆定理确保了窃听者不会成功，任何物理上可行的量子复制机都不可能克隆出与输入量子态完全一样的量子态来。因此，量子密码技术原则上可以提供不可破译、不可窃听的保密通讯体系。
本发明主要涉及量子信息传输的若干问题，包括量子隐形传态、量子态制备与量子稠密编码。对于量子隐形传态，自Bennett[8]提出量子隐形传态方案后，不断有学者对量子隐形传态方案进行拓展和完善，Wang[9]等人提出了利用受控非门和单个量子比特操作实现量子隐形传态方案，Zheng[10]提出了不需要Bell基测量而利用腔量子电动力学方法隐形传态任意的量子态的方案。量子隐形传态按照信道划分可以分为确定性信道和概率信道，对于确定性信道现有方案传输成功率一般都为100％，如文献[11-15]。特别的，文献提出了基于四粒子最大纠缠的Cluster态的完美量子态传输，它的传输成功率和信道保真度都是100％。由于环境的作用，最大纠缠态往往会演变成部分纠缠态，文献[16-18]使用的就是部分纠缠态，对于使用部分纠缠态的概率隐形传态来说，它的成功概率小于1，但更具有一般意义。
对于远程量子态制备，研究者H.K.Lo[19]等人首次提出量子远程制备的概念，这也是一种也是利用一个预先分享的量子纠缠资源和一些经典通讯来传递纯量子态的方案。对于量子隐形态传送来说需要传递的量子态并不需要被态发送者所知，而对于量子态制备，待制备的量子态被假定为完全被量子态发送者所知。为提高量子态制备的安全性，联合量子态制备方案被提出，并有着大量研究[20,21]，在该方案中，多个发送方共享待制备量子态信息，只有当多个发送方同时答应远程量子态制备时才能成功制备出目的量子态。除此之外，远程量子态制备从制备纯态向混合态发展，其实质是用积分算子测量(positiveoperator-valued measure)来代替冯诺依曼测量(Neumann measurement)[22]。考虑到纠缠态在环境作用下纠缠特性减弱，文献[23]给出了在环境干扰下的混合量子态制备方案。
量子稠密编码作为量子通信中不可忽视的一部分与量子隐形传态量子态制备同样重要，该协议基本思想是利用量子纠缠的性质，操作处于纠缠态的两粒子中的一个粒子并将该粒子传输，实现通过传输一个量子比特以传送大于一比特的经典信息。自1992年Bennett[24]等人提出利用EPR对实现量子密集编码方案以来，量子密集编码在理论和实验上都取得了巨大进展[24-27]。包括郭光灿院士在内的等人[28]早在2001年就提出了控制量子稠密编码，该方案通过控制量子纠缠度来控制传输的信息量，在量子密集编码实验方面，Mattle[27]等人在1996年就成功做出了离散变量量子密集编码实验。
传统的量子隐形传态与量子远程态制备都是基于信道单一通信模式的，即一方传输量子信息另一方接收，信道的利用率较低。
发明内容
本发明提供一种量子隐形传态与远程态制备并存的信道复用方法；
发送方Alice需要将单粒子a的未知量子态传送给接收方Bob，与此同时，Bob也需为Alice制备一个已知的单粒子态，且整个过程需要在第三方Charlie的控制下进行。待传送单粒子a与待制备单粒子量子态形式分别如下：
|μ>＝γ|0>+δeiθ|1>
上述公式中的系数都满足归一化条件，即|α|2+|β|2＝1，|γ|2+|δ|2＝1。
第一步：(信道准备)Alice，Bob与Charlie共享一个五比特brown态信道，信道的初始形式如下：
其中粒子A1，A2属于Alice，粒子B1，B2属于Bob，粒子C属于Charlie。为了完成远程态制备，Bob需要引入一个辅助粒子r，并将该辅助粒子初始化为|0>。同时，Alice持有一个未知单比特量子态a
第二步：(信道调制)信道准备完成后，Alice，Bob要对信道进行调制，具体过程如下：Alice对粒子对(A1，a)进行CNOT操作，其中A1粒子为CNOT操作的控制粒子；Bob分别对粒子对(B1，r)，(B1，B2)进行CNOT操作，其中B1粒子为CNOT操作的控制粒子。至此，信道调制完成，整个信道形式变换为：
观察上式不难发现，粒子对(A2,B2)呈现出Bell态的形式。
第三步：(量子测量)信道调制完成后，Alice和Bob需要对信道进行相应的测量，并借助经典信道将测量结果分享给对方，具体的步骤如下。Alice首先对(a,A2)进行Bell基测量，与此同时，Bob对B1粒子进行正交基测量。根据对B1粒子的测量结果，Bob还需选择相应的测量基对辅助粒子r进行单比特基测量。同时，控制方Charlie需对粒子C实施单比特基测量。在Alice，Bob与Charlie测量都完成后，信道将等概率塌缩成32种形式。
第四步：(信息传送)测量操作结束后，Alice与Bob将通过经典信道将各自的测量结果发送给对方。对于控制方Charlie的测量结果，如果Charlie拒绝Alice和Bob的信息交流，他将保留C粒子的测量结果，协议至此中断；如果Charlie同意Alice与Bob进行信息交流，他会将C粒子的测量结果通过经典信道发送给Alice和Bob，此时Alice和Bob通过相应的恢复操作(见第五步)即可完成本方案。
第五步：(恢复操作)信息传送结束后，Alice根据Bob对粒子B1，r的测量结果以及Charlie对C粒子的测量结果对A1粒子进行相应的幺正变换以完成远程态制备的目的。与此同时，Bob根据Alice对粒子对(a,A2)以及Charlie对C粒子的测量结果对粒子B2进行相应的幺正操作以恢复来自Alice的未知单比特量子态，从而完成量子隐形传态。
2、量子隐形传态与量子稠密编码并存的信道复用方法
发送方Alice需要将单粒子a的未知量子态传送给接收方Bob，与此同时，Bob持有两比特的二进制经典信息k要发送给Alice，整个并存的信道复用方法的执行过程需要在第三方Charlie的控制下进行。待传送单粒子a的量子态形式如下：
上述公式中的系数满足归一化条件|α|2+|β|2＝1。
第一步：(信道准备)Alice，Bob与Charlie共享一个五比特brown态信道，信道的初始形式如下：
其中粒子A1，A2属于Alice，粒子B1，B2属于Bob，粒子C属于Charlie。同时，Alice持有一个未知单比特量子态a。
第二步：(调制编码)信道准备完成后，Alice和Bob需要进行信道的调制与编码工作，具体步骤如下：首先，Bob对持有的粒子对(B1,B2)进行CNOT操作，其中B1粒子为CNOT操作的控制粒子，B2粒子为受控粒子；同时，Alice对持有的粒子对(A1,a)进行CNOT操作，其中A1粒子为CNOT操作的控制粒子，a粒子为受控粒子，之后Alice再对粒子A1进行H门操作。此外，为了完成编码操作，Alice与Bob事先约定四种幺正变换操作Ui(i＝0,1,2,3)分别对应二进制编码消息00，01，10，11，并且规定了U0＝I,U1＝σx,U2＝iσy,U3＝σz。Bob根据需要发送的二进制编码消息对B2粒子进行相应的幺正操作。根据Bob施加的幺正操作的不同，信道会呈现不同的状态。
第三步：(测量与传送)调制编码操作完成后，Alice对粒子a，A1分别进行单比特基测量，并将测量结果发送给Bob。为了完成解码操作，Bob在对B2粒子进行幺正编码操作后将其发送给Alice，然后Alice对粒子对(A2,B2)进行Bell基测量确定它的状态。与此同时，控制方Charlie对C粒子进行单比特基测量，如果他同意Alice和Bob的信息交流，则把测量结果分别发送给Alice和Bob。此时，Alice和Bob通过相应的恢复和解码操作(见第四步)即可完成本方案。
第四步：(恢复与解码)当Bob收到Alice和Charlie的测量结果后，他只需要对持有的B1粒子实施相应的幺正操作即可恢复来自Alice的未知单比特量子态，从而完成量子隐形传态。对于Alice的解码部分，从信道表达式中可以观察到，粒子对(A2,B2)的状态依赖于Bob的幺正操作以及控制方Charlie的C粒子状态。因此，当Alice获取了C粒子的测量结果并确定了粒子对(A2,B2)的状态后，他就能获取到Bob的编码信息。
3、远程态制备与量子稠密编码并存的信道复用方法
发送方Alice需要为Bob制备一个已知的单粒子态，与此同时，Bob持有两比特的二进制经典信息k要发送给Alice，整个并存的信道复用方法的执行过程需要在第三方Charlie的控制下进行。待制备单粒子量子态形式分别如下：
|μ>＝γ|0>+δeiθ|1>
上述公式中的系数都满足归一化条件，即|γ|2+|δ|2＝1。远程态制备的过程采用权利要求一中的态制备步骤进行，量子稠密编码的过程采用权利要求二中的稠密编码步骤进行。
本发明的特点在于：
通过在用户Alice、Bob以及第三方Charlie之间共享一个五比特brown态的信道，实现用户Alice和Bob之间不对称的信息交流，即实现了对信道的复用。此外，本发明中涉及到的一些量子技术，例如bell基测量，正交基测量和单比特测量在物理上都已经有了很好地实现，其他如CNOT门操作，H门操作等也都有相应的物理实现。三种信道复用方法的特点如下：
1、量子隐形传态与远程态制备并存的信道复用方法
第一步Alice，Bob与Charlie共享一个五比特brown态信道，信道的初始形式如下：
其中粒子A1，A2属于Alice，粒子B1，B2属于Bob，粒子C属于Charlie。
第二步中，Alice和Bob都需要用到CNOT操作对共享信道进行调制。
第三步中，Alice需要对粒子对(a,A2)进行Bell基测量，Bob需要对对B1粒子和辅助粒子r分别进行正交基测量和单比特基测量，控制方Charlie需要对C粒子进行单比特基测量。
第四步中，对于控制方Charlie的测量结果，如果Charlie拒绝Alice和Bob的信息交流，他将保留C粒子的测量结果，协议至此中断；如果Charlie同意Alice与Bob进行信息交流，他会将C粒子的测量结果通过经典信道发送给Alice和Bob，此时Alice和Bob通过相应的恢复操作(见第五步)即可完成本方案。
第五步中，Alice根据Bob对粒子B1，r的测量结果以及Charlie对C粒子的测量结果对A1粒子进行相应的幺正变换以完成远程态制备的目的。与此同时，Bob根据Alice对粒子对(a,A2)以及Charlie对C粒子的测量结果对粒子B2进行相应的幺正操作以完成量子隐形传态。
2、量子隐形传态与量子稠密编码并存的信道复用方法
第二步中，Alice需要用到CNOT操作和H操作对信道进行调制，Bob需要根据持有的两比特二进制编码消息对B2粒子进行相应的幺正操作。
第三步中，Alice需要对粒子a，A1分别进行单比特基测量。Bob在对B2粒子进行幺正编码操作后将其发送给Alice，然后Alice再对粒子对(A2,B2)进行Bell基测量。控制方Charlie需要对C粒子进行单比特基测量。
第四步中，Bob根据收到的Alice和Charlie的测量结果，对持有的B1粒子实施相应的幺正操作即可完成量子隐形传态。Alice获取了C粒子的测量结果并确定了粒子对(A2,B2)的状态后，就能推断出到Bob的编码信息。
3、远程态制备与量子稠密编码并存的信道复用方法
本方法是将方法1中的远程态制备与方法2中的量子稠密编码相结合构建出来的一种信道复用方法，其特点在方法1和方法2中已经有了详细描述。
附图说明
图1是基于五比特brown态的量子隐形传态与远程态制备并存的信道复用方法的流程图。
图2是基于五比特brown态的量子隐形传态与量子稠密编码并存的信道复用方法的流程图。
具体实施方式
本发明是一种基于五比特brown态的信道复用方法，包括量子隐形传态与远程态制备并存的信道复用方法，量子隐形传态与量子稠密编码并存的信道复用方法和远程态制备与量子稠密编码并存的信道复用方法三个部分。另外，本发明涉及到CNOT门操作和H门(Hadamard门)操作，它们的矩阵形式如下所示：
其中在CNOT门操作中，一般由一个控制粒子A和一个受控粒子B组成。如下所示：
当控制粒子A为|0>时，受控粒子状态保持不变(a)；当控制粒子A为|1>时，受控粒子的状态将发生翻转(b)。
1、量子隐形传态与远程态制备并存的信道复用方法
发送方Alice需要将单粒子a的未知量子态传送给接收方Bob，与此同时，Bob也需为Alice制备一个已知的单粒子态，且整个过程需要在第三方Charlie的控制下进行。待传送单粒子a与待制备单粒子量子态形式分别如下：
|μ>＝γ|0>+δeiθ|1>
上述公式中的系数都满足归一化条件，即|α|2+|β|2＝1，|γ|2+|δ|2＝1。
第一步：(信道准备)Alice，Bob与Charlie共享一个五比特brown态信道，信道的初始形式如下：
其中粒子A1，A2属于Alice，粒子B1，B2属于Bob，粒子C属于Charlie。为了完成远程态制备，Bob需要引入一个辅助粒子r，并将该辅助粒子初始化为|0>。同时，Alice持有一个未知单比特量子态a
第二步：(信道调制)信道准备完成后，Alice，Bob要对信道进行调制，具体过程如下：Alice对粒子对(A1，a)进行CNOT操作，其中A1粒子为CNOT操作的控制粒子；Bob分别对粒子对(B1，r)，(B1，B2)进行CNOT操作，其中B1粒子为CNOT操作的控制粒子。至此，信道调制完成，整个信道形式变换为：
观察上式不难发现，粒子对(A2,B2)呈现出Bell态的形式。
第三步：(量子测量)信道调制完成后，Alice和Bob需要对信道进行相应的测量，并借助经典信道将测量结果分享给对方，具体的步骤如下。Alice首先对(a,A2)进行Bell基测量，Bell基表达式如下：
与此同时，Bob对B1粒子进行正交基(μ0，μ1)测量，正交基的表达式为：
根据对B1粒子的测量结果，Bob还需对辅助粒子r进行单比特基测量。分为两种情况：如果B1粒子测量结果为|μ0>，选取以下测量基对辅助粒子r测量：
如果B1粒子测量结果为|μ1>，则选取以下测量基对辅助粒子r测量：
同时，控制方Charlie需对粒子C实施单比特基测量，测量基为{|0>,|1>}。在Alice，Bob与Charlie测量都完成后，信道将等概率塌缩成32种形式。
第四步：(信息传送)测量操作结束后，Alice与Bob将通过经典信道将各自的测量结果发送给对方。对于控制方Charlie的测量结果，如果Charlie拒绝Alice和Bob的信息交流，他将保留C粒子的测量结果，协议至此中断；如果Charlie同意Alice与Bob进行信息交流，他会将C粒子的测量结果通过经典信道发送给Alice和Bob，此时Alice和Bob通过相应的恢复操作(见第五步)即可完成本方案。
第五步：(恢复操作)信息传送结束后，Alice根据Bob对粒子B1，r的测量结果以及Charlie对C粒子的测量结果对A1粒子进行相应的幺正变换以完成远程态制备的目的。与此同时，Bob根据Alice对粒子对(a,A2)以及Charlie对C粒子的测量结果对粒子B2进行相应的幺正操作以恢复来自Alice的未知单比特量子态，从而完成量子隐形传态。具体的幺正变换与测量结果的对应关系如附表1所示。
在上述过程中，例如Alice对(a，A2)的测量结果为|φ0 +>，Bob对粒子B1与辅助粒子r的测量结果分别为|μ0>和Charlie对粒子C的测量结果是|0>，
此时整个信道将坍缩为如下形式：
由表1知，此时Alice需要对A1粒子执行σx操作，之后A1粒子便恢复为|μ>＝γ|0>+δeiθ|1>，Bob为Alice远程态制备|μ>的目的完成。相应的，Bob对粒子B2执行操作，B2粒子恢复为Alice为Bob隐形传送单粒子a的未知量子态目的达成。至此，远程态制备与量子隐形态传送全部完成。
2、量子隐形传态与量子稠密编码并存的信道复用方法
发送方Alice需要将单粒子a的未知量子态传送给接收方Bob，与此同时，Bob持有两比特的二进制经典信息k要发送给Alice，整个并存的信道复用方法的执行过程需要在第三方Charlie的控制下进行。待传送单粒子a的量子态形式如下：
上述公式中的系数满足归一化条件|α|2+|β|2＝1。
第一步：(信道准备)Alice，Bob与Charlie共享一个五比特brown态信道，信道的初始形式如下：
其中粒子A1，A2属于Alice，粒子B1，B2属于Bob，粒子C属于Charlie。同时，Alice持有一个未知单比特量子态a。此时，整个信道变成以下形式：
第二步：(调制编码)信道准备完成后，Alice和Bob需要进行信道的调制与编码工作，具体步骤如下：首先，Bob对持有的粒子对(B1,B2)进行CNOT操作，其中B1粒子为CNOT操作的控制粒子，B2粒子为受控粒子；同时，Alice对持有的粒子对(A1,a)进行CNOT操作，其中A1粒子为CNOT操作的控制粒子，a粒子为受控粒子，之后Alice再对粒子A1进行H门操作。此外，为了完成编码操作，Alice与Bob事先约定四种幺正变换操作Ui(i＝0,1,2,3)分别对应二进制编码消息00，01，10，11，并且规定了U0＝I,U1＝σx,U2＝iσy,U3＝σz。Bob根据需要发送的二进制编码消息对B2粒子进行相应的幺正操作，此时整个信道将变成以下形式：
根据Bob施加的幺正操作的不同，信道会呈现不同的状态，具体情况见附表2。
第三步：(测量与传送)调制编码操作完成后，Alice对粒子a，A1分别进行单比特基{|0>,|1>}测量，并将测量结果发送给Bob。为了完成解码操作，Bob在对B2粒子进行幺正编码操作后将其发送给Alice，然后Alice对粒子对(A2,B2)进行Bell基测量确定它的状态。与此同时，控制方Charlie对C粒子进行单比特基测量，如果他同意Alice和Bob的信息交流，则把测量结果分别发送给Alice和Bob。此时，Alice和Bob通过相应的恢复和解码操作(见第四步)即可完成本方案。
第四步：(恢复与解码)当Bob收到Alice和Charlie的测量结果后，他只需要对持有的B1粒子实施相应的幺正操作即可恢复来自Alice的未知单比特量子态，从而完成量子隐形传态。对于Alice的解码部分，从信道表达式中可以观察到，粒子对(A2,B2)的状态依赖于Bob的幺正操作以及控制方Charlie的C粒子状态。因此，当Alice获取了C粒子的测量结果并确定了粒子对(A2,B2)的状态后，他就能获取到Bob的编码信息。具体的对应关系如附表3所示。
在上述过程中，Bob若持有的二进制编码消息为k＝11，则他对B2粒子实施的幺正操作为U3＝σz，那么在信道调制与编码操作完成后，信道将变成如下形式：
随后，Alice对a，A1分别实施单比特基测量并将测量结果发给Bob。同时，Bob将粒子B2传送给Alice后，Alice对粒子对(A2,B2)进行Bell基测量。作为控制方的Charlie需要对拥有的粒子C进行单比特基测量，并将C粒子的测量结果发送给Alice与Bob。若Charlie测量的结果为|0>，Alice对粒子对(A2,B2)的测量结果为|01>+|10>，粒子a与A1的测量结果为|00>，则信道将坍缩态为：
Bob对粒子B1实施σx操作即可恢复信息。并且根据表3，Alice可以确定Bob的二进制编码消息为k＝11。
3、远程态制备与量子稠密编码并存的信道复用方法
发送方Alice需要为Bob制备一个已知的单粒子态，与此同时，Bob持有两比特的二进制经典信息k要发送给Alice，整个并存的信道复用方法的执行过程需要在第三方Charlie的控制下进行。待制备单粒子量子态形式分别如下：
|μ>＝γ|0>+δeiθ|1>
上述公式中的系数都满足归一化条件，即|γ|2+|δ|2＝1。远程态制备的过程采用1中复用方法的态制备步骤进行，量子稠密编码的过程采用2中复用方法的稠密编码步骤进行。
本申请提出了信道复用方法，能够有效地提高信道的利用率，即在单个信道中实现通信双方同时发送和接收量子信息。另外，在本方案中，通信双方的量子信息传输方式也可以是不同的，例如通信双方同时进行远程态制备和量子隐形传态。在本发明中的第一部分给出了一种量子隐形传态与远程态制备并存的信道复用方法，即通信双方量子信息交流方式不对等，有效地丰富了量子信息交流的方式。另外，考虑到量子稠密编码是量子通信中重要的一部分，本发明中的第二部分还给出了一种量子隐形传态与量子稠密编码并存的信道复用方法，进一步拓展了量子信息交流的方式。结合第一部分和第二部分的内容，最后还给出了一种远程态制备与量子稠密编码并存的信道复用方法。此外，本发明中涉及到的一些量子技术，例如bell基测量，正交基测量和单比特测量在物理上都已经有了很好地实现[1-3]，其他如CNOT门操作，H门操作[4-7]等也都有相应的物理实现。
上述的32种形式之一为：
其中表1：Alice，Bob，Charlie的测量结果与Alice，Bob，Charlie幺正操作对应关系表
表2：Bob对B2粒子实施的编码操作与信道变换对应关系
其中|φ0>，|φ1>分别为：
表3：C粒子测量结果，(A2,B2)的测量结果与Bob编码信息的对应关系

Claims (3)

1.一种基于五比特brown态的量子隐形传态与远程态制备并存的信道复用方法，其特征在于按照以下步骤进行，
发送方Alice需要将单粒子a的未知量子态传送给接收方Bob，与此同时，Bob也需为Alice制备一个已知的单粒子态，且整个过程需要在第三方Charlie的控制下进行；待传送未知单粒子a的量子态形式与待制备单粒子的量子态形式分别如下：
|μ>＝γ|0>+δeiθ|1>
上述公式中的系数都满足归一化条件，即|α|2+|β|2＝1，|γ|2+|δ|2＝1；
第一步：信道准备，Alice，Bob与Charlie共享一个五比特brown态信道，信道的初始形式如下：
其中粒子A1，A2属于Alice，粒子B1，B2属于Bob，粒子C属于Charlie；为了完成远程态制备，Bob需要引入一个辅助粒子r，并将该辅助粒子初始化为|0>；同时，Alice持有一个未知单比特量子态a
第二步：信道调制，信道准备完成后，Alice，Bob要对信道进行调制，具体过程如下：Alice对粒子对(A1，a)进行CNOT操作，其中A1粒子为CNOT操作的控制粒子；Bob分别对粒子对(B1，r)，(B1，B2)进行CNOT操作，其中B1粒子为CNOT操作的控制粒子；至此，信道调制完成，整个信道形式变换为：
第三步：量子测量，信道调制完成后，Alice和Bob需要对信道进行相应的测量，并借助经典信道将测量结果分享给对方，具体的步骤如下：Alice首先对(a,A2)进行Bell基测量，Bell基表达式如下：
与此同时，Bob对B1粒子进行正交基(μ0，μ1)测量，正交基的表达式为：
根据对B1粒子的测量结果，Bob还需对辅助粒子r进行单比特基测量；分为两种情况：如果B1粒子测量结果为|μ0>，选取以下测量基对辅助粒子r测量：
如果B1粒子测量结果为|μ1>，则选取以下测量基对辅助粒子r测量：
同时，控制方Charlie需对粒子C实施单比特基测量，测量基为{|0>,|1>}；在Alice、Bob与Charlie测量都完成后，信道将等概率塌缩成如下所示可能的32种形式之一：
第四步：信息传送，测量操作结束后，Alice与Bob将通过经典信道将各自的测量结果发送给对方；对于控制方Charlie的测量结果，如果Charlie拒绝Alice和Bob的信息交流，他将保留C粒子的测量结果，协议至此中断；如果Charlie同意Alice与Bob进行信息交流，他会将C粒子的测量结果通过经典信道发送给Alice和Bob，此时Alice和Bob通过相应的恢复操作即可完成本方案；
第五步：恢复操作，信息传送结束后，Alice根据Bob对粒子B1，r的测量结果以及Charlie对C粒子的测量结果对A1粒子进行相应的幺正变换以完成远程态制备的目的；与此同时，Bob根据Alice对粒子对(a,A2)以及Charlie对C粒子的测量结果对粒子B2进行相应的幺正操作以恢复来自Alice的未知单粒子，从而完成量子隐形传态；
在上述过程中，Alice对(a，A2)的测量结果为|φ0 +>，Bob对粒子B1与辅助粒子r的测量结果分别为|μ0>和Charlie对粒子C的测量结果是|0>，
此时整个信道将坍缩为如下形式：
由表1知，此时Alice需要对A1粒子执行σx操作，之后A1粒子便恢复为|μ>＝γ|0>+δeiθ|1〉，Bob为Alice远程态制备|μ>的目的完成；相应的，Bob对粒子B2执行操作，B2粒子恢复为Alice为Bob隐形传送单粒子未知量子态的目的达成；至此，远程态制备与量子隐形态传送全部完成。
2.一种基于五比特brown态的量子隐形传态与量子稠密编码并存的信道复用方法，其特征在于按照以下步骤进行，
发送方Alice需要将单粒子a的未知量子态传送给接收方Bob，与此同时，Bob持有两比特的二进制经典信息k要发送给Alice，整个并存的信道复用方法的执行过程需要在第三方Charlie的控制下进行；待传送单粒子a的未知量子态形式如下所示：
上述公式中的系数满足归一化条件|α|2+|β|2＝1；
第一步：信道准备，Alice，Bob与Charlie共享一个五比特brown态信道，信道的初始形式如下：
其中粒子A1，A2属于Alice，粒子B1，B2属于Bob，粒子C属于Charlie；为了完成量子隐形传态，Alice持有一个未知单比特量子态a；此时，整个信道变成以下形式：
第二步：调制编码，信道准备完成后，Alice和Bob需要进行信道的调制与编码工作，具体步骤如下：首先，Bob对持有的粒子对(B1,B2)进行CNOT操作，其中B1粒子为CNOT操作的控制粒子，B2粒子为受控粒子；同时，Alice对持有的粒子对(A1,a)进行CNOT操作，其中A1粒子为CNOT操作的控制粒子，a粒子为受控粒子，之后Alice再对粒子A1进行H门操作；此外，为了完成编码操作，Alice与Bob事先约定四种幺正变换操作Ui(i＝0,1,2,3)分别对应二进制编码消息00，01，10，11，并且规定了U0＝I,U1＝σx,U2＝iσy,U3＝σz；Bob根据需要发送的二进制编码消息对B2粒子进行相应的幺正操作，此时整个信道将变成以下形式：
根据Bob施加的幺正操作的不同，信道会呈现不同的状态
第三步：测量与传送，调制编码操作完成后，Alice对粒子a，A1分别进行单比特基{|0>,|1>}测量，并将测量结果发送给Bob；为了完成解码操作，Bob在对B2粒子进行幺正编码操作后将其发送给Alice，然后Alice对粒子对(A2,B2)进行Bell基测量确定它的状态；与此同时，控制方Charlie对C粒子进行单比特基测量，如果他同意Alice和Bob的信息交流，则把测量结果分别发送给Alice和Bob；此时，Alice和Bob通过相应的恢复和解码操作即可完成本方案；
第四步：恢复与解码，当Bob收到Alice和Charlie的测量结果后，他只需要对持有的B1粒子实施相应的幺正操作即可恢复来自Alice的未知单粒子，从而完成量子隐形传态；对于Alice的解码部分，从信道表达式中可以观察到，粒子对(A2,B2)的状态依赖于Bob的幺正操作以及控制方Charlie的C粒子状态；因此，当Alice获取了C粒子的测量结果并确定了粒子对(A2,B2)的状态后，他就能获取到Bob的编码信息；
在上述过程中，若Bob持有的二进制编码消息为k＝11，则他对B2粒子实施的幺正操作为U3＝σz，那么在信道调制与编码操作完成后，信道将变成如下形式：
随后，Alice对a，A1分别实施单比特基测量并将测量结果发给Bob；同时，Bob将粒子B2传送给Alice后，Alice对粒子对(A2,B2)进行Bell基测量；作为控制方的Charlie需要对拥有的粒子C进行单比特基测量，并将C粒子的测量结果发送给Alice与Bob；若Charlie测量的结果为|0>，Alice对粒子对(A2,B2)的测量结果为|01>+|10>，粒子a与A1的测量结果为|00>，则信道将坍缩态为：
Bob对粒子B1实施σx操作即可恢复信息；Alice可以确定Bob的二进制编码消息为k＝11。
3.一种基于五比特brown态的远程态制备与量子稠密编码并存的信道复用方法，其特征在于按照以下步骤进行，
发送方Alice需要为Bob制备一个已知的单粒子态，与此同时，Bob持有两比特的二进制经典信息k要发送给Alice，整个并存的信道复用方法的执行过程需要在第三方Charlie的控制下进行；待制备单粒子量子态形式分别如下：
|μ>＝γ|0〉+δeiθ|1>
上述公式中的系数都满足归一化条件，即|γ|2+|δ|2＝1；远程态制备的过程采用权利要求1中的态制备步骤进行，量子稠密编码的过程采用权利要求2中的稠密编码步骤进行。
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