本發(fā)明涉及一種基于無糾纏克隆的通用量子網(wǎng)絡(luò)編碼方法，屬于通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)編碼徹底改變了通信網(wǎng)絡(luò)中信息處理和傳輸?shù)姆绞?，推翻了在中間節(jié)點對傳輸數(shù)據(jù)進行加工不會有任何收益的傳統(tǒng)觀念，是信息領(lǐng)域的重大突破。學術(shù)界認為網(wǎng)絡(luò)編碼是解決網(wǎng)絡(luò)傳輸瓶頸的一個重要且有效的手段?；诹孔油ㄐ啪哂懈咝屎徒^對安全等特點，將網(wǎng)絡(luò)編碼推廣到量子通信領(lǐng)域，有利于解決量子通信傳輸瓶頸問題，具有全新的應用前景。相對于經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)編碼的研究而言，量子網(wǎng)絡(luò)編碼尚處于起步階段，已取得的成果有限，仍待深入研究。Hayashi等在2006年QIP(QuantumInformationProcessing)會議上發(fā)表Quantumnetworkcoding一文，首次將網(wǎng)絡(luò)編碼應用于量子網(wǎng)絡(luò)，提出了將經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)編碼應用于量子網(wǎng)絡(luò)傳輸中主要的兩個問題：其一為蝶形網(wǎng)絡(luò)模型中瓶頸節(jié)點處“異或”的運算如何應用于量子比特；其二為如何進行量子信息的復制。Hayashi等給出證明，在沒有其他外部因素的幫助下，量子態(tài)的完美傳輸是不可能的，保真度的上界為0.983；在沒有兩條側(cè)邊輔助的條件下，不存在保真度大于0.5的量子協(xié)議。同時，在沒有允許近似的情況下，設(shè)計了保真度嚴格大于0.5的交叉?zhèn)魉蛢杀忍氐膮f(xié)議（簡稱為XQQ協(xié)議）。XQQ協(xié)議在瓶頸節(jié)點處使用第一個量子比特的TTR測量結(jié)果來編碼第二個量子比特，對應于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼中的異或算法。Iwama等隨后將蝶形網(wǎng)絡(luò)模型推廣至一般圖模型，提出了無糾纏克隆協(xié)議(Entanglement-FreeCloning)，優(yōu)化了量子網(wǎng)絡(luò)中復制出的量子態(tài)的糾纏問題。2007年，Hayashi等將量子隱形傳態(tài)應用于量子網(wǎng)絡(luò)編碼，假定蝶形網(wǎng)絡(luò)模型中的信道允許一個量子比特或者兩個經(jīng)典比特信息的傳輸，僅需要兩個發(fā)送方共享先前的最大糾纏態(tài)就可以使量子態(tài)精確交叉?zhèn)鬏?，該技術(shù)也可用于一般圖模型。2009年，Kobayashi等證明了在沒有任何糾纏對輔助的前提下，如果在蝶形網(wǎng)絡(luò)模型中允許傳輸經(jīng)典比特信息，那么通過對量子信息進行編碼操作來實現(xiàn)量子比特的高效傳輸是可能的，同時也給出了相應的量子網(wǎng)絡(luò)編碼方案。雖然使用預先共享糾纏態(tài)可以實現(xiàn)蝶形網(wǎng)絡(luò)模型上的完美傳輸，即保真度為1的量子態(tài)傳輸，但預先共享糾纏態(tài)方案所采用的量子信道與經(jīng)典信道相混雜的傳輸模式不利于量子網(wǎng)絡(luò)的實際部署。在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)或一般圖模型中，實現(xiàn)任意兩個發(fā)送方之間預先共享兩對最大糾纏態(tài)，這一條件較為苛刻且代價過高，因此預先共享糾纏態(tài)方案并不適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)及一般圖模型上的信息傳輸。如何將量子網(wǎng)絡(luò)編碼中的蝶形網(wǎng)絡(luò)模型推廣為一般圖模型，成為了亟待解決的關(guān)鍵問題。對應于網(wǎng)絡(luò)編碼方案中主要操作為信息的“復制”和“異或”，因此設(shè)計在一般圖模型上的量子網(wǎng)絡(luò)編碼方案的核心在于量子克隆方案及編碼方案。本發(fā)明將無糾纏近似克隆應用于一般圖模型上的信息傳輸，設(shè)計一般圖模型的簡化方案，有利于實現(xiàn)大規(guī)模的量子通信網(wǎng)絡(luò)的高效傳輸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：為了實現(xiàn)在一般圖模型上量子網(wǎng)絡(luò)編碼方案的核心操作——量子克隆方案及編碼方案，克服現(xiàn)有量子網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的不足，采用無糾纏克隆方式，提供一種基于無糾纏克隆的通用量子網(wǎng)絡(luò)編碼方法，實現(xiàn)在一般圖模型上量子網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種基于無糾纏克隆的通用量子網(wǎng)絡(luò)編碼方法，它包含以下步驟：步驟1：定義基本類型的節(jié)點，包括源節(jié)點、叉節(jié)點、傳輸節(jié)點、聚節(jié)點以及匯節(jié)點5種類型，如表1所示。表1節(jié)點類型表步驟2：定義量子網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)議簡化條件；其中，步驟2中所述的量子網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)議簡化條件，具體包括如下內(nèi)容：（2.1）在源節(jié)點上，輸入被無改變地送至輸出邊；（2.2）在叉節(jié)點上，輸入值被復制后發(fā)送至兩輸出邊；（2.3）在傳輸節(jié)點上，運算為常數(shù)；（2.4）在聚節(jié)點上，操作為簡單的相加；（2.5）在匯節(jié)點上，直接接受輸入值，不進行任何操作。步驟3：采用由一般圖到D3圖的轉(zhuǎn)化方案,得到基于D3圖的新圖；步驟3中所述的轉(zhuǎn)化方案，具體包括如下內(nèi)容：（3.1）如果源節(jié)點有m≥2個輸入，則加入m個父節(jié)點成為m個新的源節(jié)點，滿足每個源節(jié)點均只有一個輸入。（3.2）如果匯節(jié)點有m≥2個輸入，只需加入m個子節(jié)點成為m個新的匯節(jié)點。這樣，新的源節(jié)點和匯節(jié)點滿足上述條件(2.1)和(2.5)。（3.3）對于度大于3的叉節(jié)點和聚節(jié)點，通過分解方案轉(zhuǎn)化為主要結(jié)構(gòu)單元，得到等價的D3圖。步驟（3.3）中所述的分解方案，具體包括如下內(nèi)容：（3.3.1）一對多方案考慮入度為1、出度為n(≥3)的節(jié)點。將其在出度上轉(zhuǎn)換為度不大于3的節(jié)點組合，使用多層次的二叉樹結(jié)構(gòu)，以達到轉(zhuǎn)化為D3圖的目的。（3.3.2）多對一方案考慮入度為n(≥3)、出度為1的節(jié)點。將其在入度上轉(zhuǎn)化為度不大于3的節(jié)點組合，使用多層次的二叉樹結(jié)構(gòu)，以達到轉(zhuǎn)化為D3圖的目的。（3.3.3）多對多方案考慮入度為n(≥3)、出度為m(≥2)的節(jié)點。結(jié)合一對多節(jié)點及多對一節(jié)點的轉(zhuǎn)化方案，使用得到不同情形下的兩種子方案：a.若節(jié)點運算為簡單異或，無系數(shù)疊加時（系數(shù)只取1）。將多對多的情形轉(zhuǎn)化成多對一節(jié)點或者一對多節(jié)點的組合，首先使用多對一或者一對多的方案對每個輸入單獨處理，然后對多次使用的信息進行復制，最后得到不同的輸出。b.若節(jié)點運算為簡單異或，有系數(shù)疊加時（系數(shù)取0或1）。首先對多次使用的信息進行復制，然后使用多對一的方案對每個輸出單獨處理，最后得到不同的輸出。步驟4：進一步簡化協(xié)議，將系數(shù)部分的算法統(tǒng)一為加入傳輸節(jié)點。步驟5：根據(jù)圖中節(jié)點度數(shù)決定其整體順序v1,v2,...,vr，其中，r為所有節(jié)點的個數(shù)；步驟6：對于圖中每個節(jié)點執(zhí)行操作，具體操作如下：（6.1）如果節(jié)點vi是源節(jié)點，則令α(vi)=1，并且對該節(jié)點進行TTR操作，得到結(jié)果x1x2∈Σ4并且將χ(x1x2)輸出至子節(jié)點；（6.2）如果節(jié)點vi是聚節(jié)點，則令α(vi)=(1/9)α(v1)α(v2)，此處v1與v2分別為其父節(jié)點，對兩個父節(jié)點進行TTR測量，得到結(jié)果x1x2∈Σ4，y1y2∈Σ4，并且將χ(x1x2+y1y2)輸出至子節(jié)點；對于聚節(jié)點，若其兩個父節(jié)點的兩個量子態(tài)分別為則由EFC協(xié)議可計算知，聚節(jié)點的輸出為（6.3）如果節(jié)點vi是傳輸節(jié)點，g為節(jié)點處選擇TTR算子的操作，則執(zhí)行操作，具體操作如下：（6.3.1）如果g是常函數(shù)，即g(○)=x1x2∈Σ4，則令α(vi)=1，直接發(fā)送χ(x1x2)輸出至子節(jié)點。（6.3.2）如果g是1-1映射，則令α(vi)=α(v1)/3，此處v1為其父節(jié)點，對父節(jié)點進行TTR測量得到結(jié)果x1x2∈Σ4并且將χ(g(x1x2))輸出至子節(jié)點。（6.3.3）如果g是2-1映射，對源量子態(tài)進行TTR測量，得到x1x2∈Σ4，將χ(g(x1x2))以概率發(fā)送至子節(jié)點，將χ(y1y2)和χ(z1z2)以概率發(fā)送至子節(jié)點，其中{y1y2,z1z2}=Σ4\Range(g)，同時令（6.4）如果節(jié)點vi是叉節(jié)點，則令α(vi)=(1/9)α(v1)，此處v1為其父節(jié)點，使用將輸出輸送至子節(jié)點；（6.5）如果節(jié)點vi是匯節(jié)點，則直接接收。其特征在于：本發(fā)明基于圖論，提供了一般圖模型上經(jīng)典信息編碼協(xié)議轉(zhuǎn)換至D3圖（度不大于3的圖）模型上簡單協(xié)議的通用方案，將不同類型的度大于3的節(jié)點（一對多、多對一、多對多）轉(zhuǎn)換為度不大于3的節(jié)點組合，實現(xiàn)基于一般圖模型的量子網(wǎng)絡(luò)編碼方法。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：（1）本發(fā)明利用無糾纏近似克隆實現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)編碼的復制環(huán)節(jié)，相較于實現(xiàn)量子態(tài)傳輸保真度為1的預先共享糾纏克隆，更適用于一般圖模型上的信息傳輸，需要較低的資源代價，更容易實現(xiàn)。（2）本發(fā)明采用無糾纏近似克隆應用于D3圖（度不大于3的圖）及蝶形網(wǎng)絡(luò)模型、一般圖模型上的信息傳輸，并給出一般圖轉(zhuǎn)化為D3圖的具體方案。附圖說明圖1為本發(fā)明的蝶形網(wǎng)絡(luò)模型；圖2（a）為本發(fā)明的入度1出度3的節(jié)點原圖;圖2（b）為本發(fā)明的入度1出度3的節(jié)點轉(zhuǎn)換圖;圖3（a）為本發(fā)明的入度3出度1的節(jié)點原圖;圖3（b）為本發(fā)明的入度3出度1的節(jié)點轉(zhuǎn)換圖;圖4為本發(fā)明的入度3出度2的節(jié)點原圖；圖5為本發(fā)明的無系數(shù)疊加時入度3出度2的節(jié)點轉(zhuǎn)換方案；圖6為本發(fā)明的有系數(shù)疊加時入度3出度2的節(jié)點轉(zhuǎn)換方案；圖7為蝶形網(wǎng)絡(luò)模型中不同信道的α示意圖；圖8為本發(fā)明流程框圖。圖中符號說明如下：x1,x2為蝶形網(wǎng)絡(luò)模型的數(shù)據(jù)發(fā)送方；s1,s2為蝶形網(wǎng)絡(luò)模型的源節(jié)點；m1,m2為蝶形網(wǎng)絡(luò)模型的中間節(jié)點；t1,t2為蝶形網(wǎng)絡(luò)模型的目的節(jié)點；y1,y2為蝶形網(wǎng)絡(luò)模型的數(shù)據(jù)接收方；X為節(jié)點的輸入；Y1,Y2,Y3為節(jié)點的輸出；Z1,Z2,Z3,Z4為節(jié)點的中間結(jié)果；X1,X2,X3為節(jié)點的輸入；Y為節(jié)點的輸出；A,B,C,D,E為新增的中間節(jié)點；X11,X12,X21,X22,X23為節(jié)點的中間結(jié)果。具體實施方式本發(fā)明所提出的一種基于無糾纏克隆的通用量子網(wǎng)絡(luò)編碼方法需解決以下兩個問題：第一，如何采用無糾纏近似克隆實現(xiàn)在一般圖模型上的量子網(wǎng)絡(luò)編碼的信息復制和信息編碼；第二，為了適用于一般圖模型上的傳輸，將無糾纏近似克隆應用于一般圖模型上的信息傳輸，必須給出一般圖模型轉(zhuǎn)化為D3圖（度不大于3的圖）的具體方案。下面分為兩個部分闡述本發(fā)明的具體實施方法：（一）無糾纏克隆協(xié)議量子不可克隆定理表示，量子不可以精確地被克隆，但仍存在一些近似克隆方式使得量子復制成為可能。作為一種經(jīng)典的量子近似克隆方式，無糾纏克?。‥ntanglement-FreeCloning）協(xié)議如下：（1）對輸入其中χ∈{χ(z1z2)|z1z2∈Σ4}進行TTR測量得到測量結(jié)果X；TTR態(tài)(Tetra態(tài)，TetraStates)描述為：其中上面四個TTR態(tài)在Bloch球上構(gòu)成一個正四面體。TTR測量是由定義的正算子取值測度，其中χ=|χ〉〈χ|。量子態(tài)|χ(z1z2)〉的TTR測量結(jié)果如下：以1/2的概率產(chǎn)生z1z2，分別以1/6的概率產(chǎn)生而且，TTR引入的TP-CP映射：為1/3收縮，即（2）根據(jù)TTR測量結(jié)果，如表2概率表所示，產(chǎn)生經(jīng)典比特串z1z2。表2對應輸出概率表其中Y表示不同于X的兩比特輸出,Y'為不同于Y和X另外兩經(jīng)典比特。例如，若X=00，則(X,Y)有3種情況：(00，01)，(00，10)，(00，11)；(Y,X)有3種情況：(01，00)，(10，00)，(11，00)；(Y,Y')有6種情況：(01，10)、(01，11)、(10，01)、(10，11)、(11，01)、(11，10)；(Y,Y)有3種情況：(01，01)，(10，10)，(11，11)。因此，表中p1p2p3p4必須滿足p1+6p2+6p3+3p4=1。（3）將|χ(Z1)〉與|χ(Z2)〉輸出到兩條出邊。對于任意的α>0，對于輸入為ρα，無糾纏克隆EFCα產(chǎn)生輸出顯然，兩個輸出之間無糾纏存在。以z1z2=00為例說明以上具體過程。由步驟1可知，由χ經(jīng)TTR測量后產(chǎn)生00的概率為12。因為輸入為所以由經(jīng)TTR測量后產(chǎn)生00的概率同理，產(chǎn)生01、10和11的概率都為假設(shè)q1為步驟2得到（00，00）的概率；q2為得到(00，01)、(00，10)、(00，11)、(01，00)、(10，00)、(11，00)其中一種的概率；q3為得到(01，10)、(01，11)、(10，01)、(10，11)、(11，01)、(11，10)其中一種的概率；q4為得到(01，01)、(10，10)、(11，11)其中一種的概率。那么，（00，00）產(chǎn)生有兩種情況：1）z1z2=00，步驟2輸出(X,X)；2）z1z2=11，步驟2輸出(Y,Y)。因此，q1=ap1+3bp2。同理，q2=(a+b)p2+2bp3，q3=2bp2+(a+b)p3，q4=bp1+(a+2b)p4。將表2中p1、p2、p3、p4值代入可得所以，兩條邊的輸出為將其整理為顯然，兩個輸出之間無糾纏存在。由于χ(00)+χ(01)+χ(10)+χ(11)=2I，所以上式整理為（二）基于無糾纏克隆的通用量子網(wǎng)絡(luò)編碼方法蝶形網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)編碼以及量子網(wǎng)絡(luò)編碼的經(jīng)典模型，這類模型從圖論角度可以看作是度數(shù)不大于3的圖，即D3圖?？紤]到實際應用中不僅有簡單的蝶形網(wǎng)絡(luò)模型，因此有必要將量子網(wǎng)絡(luò)編碼方法推廣至度數(shù)大于三的圖模型，實現(xiàn)面向一般網(wǎng)絡(luò)的信息復制和信息編碼。本發(fā)明的主要實現(xiàn)思想是：以D3圖模型上量子信息傳輸方案為基礎(chǔ)，首先設(shè)計將一般圖模型轉(zhuǎn)化為D3圖模型的方案，然后設(shè)計基于無糾纏克隆的量子網(wǎng)絡(luò)編碼方案。本發(fā)明中定義一般圖為節(jié)點度數(shù)任意，并且節(jié)點處輸入信息可乘系數(shù)進行運算得到輸出。以D3圖模型為基礎(chǔ)，一種基于無糾纏克隆的通用量子網(wǎng)絡(luò)編碼方法，見圖8，該方法具體步驟如下：步驟1：定義基本類型的節(jié)點，包括源節(jié)點、叉節(jié)點、傳輸節(jié)點、聚節(jié)點以及匯節(jié)點5種類型，如表3所示；表3節(jié)點類型表如圖1所示，蝶形網(wǎng)絡(luò)是一種簡單的D3圖模型，圖中包含源節(jié)點、叉節(jié)點、聚節(jié)點以及匯節(jié)點。步驟2：定義量子網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)議簡化條件；其中，步驟2中量子網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)議簡化條件，具體包括如下：（2.1）在源節(jié)點上，輸入被無改變地送至輸出邊；（2.2）在叉節(jié)點上，輸入值被復制后發(fā)送至兩輸出邊；（2.3）在傳輸節(jié)點上，運算為常數(shù)；（2.4）在聚節(jié)點上，操作為簡單的相加；（2.5）在匯節(jié)點上，直接接受輸入值，不進行任何操作。步驟3：采用由一般圖到D3圖的轉(zhuǎn)化方案,得到基于D3圖的新圖；步驟3中轉(zhuǎn)化方案，具體包括如下：（3.1）如果源節(jié)點有m≥2個輸入，則加入m個父節(jié)點成為m個新的源節(jié)點，滿足每個源節(jié)點均只有一個輸入。（3.2）如果匯節(jié)點有m≥2個輸入，只需加入m個子節(jié)點成為m個新的匯節(jié)點。這樣，新的源節(jié)點和匯節(jié)點滿足上述條件(2.1)和(2.5)。（3.3）對于度大于3的叉節(jié)點和聚節(jié)點，通過分解方案轉(zhuǎn)化為主要結(jié)構(gòu)單元，得到等價的D3圖。根據(jù)在D3圖上量子信息的傳輸方案，則考慮如何將度大于3的節(jié)點轉(zhuǎn)化為節(jié)點不大于3的節(jié)點的組合，進而將無糾纏克隆應用于一般圖的方案。步驟3.3中分解方案，具體包括如下：為了闡述模型轉(zhuǎn)化的基本思想，針對度大于3的節(jié)點的主要結(jié)構(gòu)單元，如一對多、多對一以及多對多的情形，分別設(shè)計轉(zhuǎn)化方案。假設(shè)所得輸出均為輸入之間的簡單異或。（3.3.1）一對多方案考慮入度為1、出度為n(≥3)的節(jié)點。由于其出度大于2，因此考慮將其在出度上轉(zhuǎn)換為度不大于3的節(jié)點組合，使用多層次的二叉樹結(jié)構(gòu)，以達到轉(zhuǎn)化為D3圖的目的。具體方法為：將一對多節(jié)點轉(zhuǎn)化為一對二節(jié)點的組合，由決定深度，生成二叉樹結(jié)構(gòu)，使用D3圖方案中的叉結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。假設(shè)一對多節(jié)點的入度與出度分別為1與n，則每層的輸出數(shù)如表4所示。表4一對多方案中層數(shù)與輸出數(shù)即構(gòu)成二叉樹結(jié)構(gòu)，如圖2（a）、（b），n=3時，將左圖圖2（a）轉(zhuǎn)化為右圖圖2（b），希望達到目標：Y1=Y2=Y3=X實現(xiàn)方式為：在節(jié)點A處進行EFC克隆得到Y(jié)1和Z2，再在節(jié)點B處進行EFC克隆得到Y(jié)2和Y3。（3.3.2）多對一方案考慮入度為n(≥3)、出度為1的節(jié)點。由于其入度大于2，因此考慮將其在入度上轉(zhuǎn)化為度不大于3的節(jié)點組合，使用多層次的二叉樹結(jié)構(gòu)，以達到轉(zhuǎn)化為D3圖的目的。具體方法為：將多對一節(jié)點轉(zhuǎn)化成二對一節(jié)點的組合，類似一對多的形式,由決定深度，組成倒二叉樹結(jié)構(gòu)，使用聚結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。假設(shè)多對一節(jié)點入度與出度分別為n與1，則每層的輸出數(shù)如表5所示。表5多對一方案中層數(shù)與輸出數(shù)即構(gòu)成倒二叉樹結(jié)構(gòu)。如圖3（a）、（b），n=3時，將左圖圖3（a）轉(zhuǎn)化為右圖圖3（b），希望達到目標：Y=X1+X2+X3。實現(xiàn)方式為：分別在節(jié)點A和節(jié)點B進行聚節(jié)點的相應操作，有：Z1=X1+X2，Z2=Z1+X3，且Y=Z2=X1+X2+X3。（3.3.3）多對多方案考慮入度為n(≥3)、出度為m(≥2)的節(jié)點。結(jié)合一對多節(jié)點及多對一節(jié)點的轉(zhuǎn)化方案，我們得到不同情形下的兩種子方案：a.若節(jié)點運算為簡單異或，無系數(shù)疊加時（系數(shù)只取1）。具體方法為：將多對多的情形轉(zhuǎn)化成多對一節(jié)點或者一對多節(jié)點的組合，首先使用多對一或者一對多的方案對每個輸入單獨處理，然后對多次使用的信息進行復制，最后得到不同的輸出。假設(shè)多對多節(jié)點入度與出度分別為n與m，則每層的輸出數(shù)如表6所示。表6多對多方案中層數(shù)與輸出數(shù)如圖4，n=3，m=2時，將圖4轉(zhuǎn)化為圖5，希望達到目標：Y1=Y2=X1+X2+X3。由于輸出相同，可以考慮將多對多的情形轉(zhuǎn)化成多對一節(jié)點及一對多節(jié)點的組合，即將上面的方案應用于此，Z2為中間量子信息，幫助實現(xiàn)該過程。實現(xiàn)方式為：利用（3.3.2）多對一方案的轉(zhuǎn)化方式（Z1=X1+X2，Z2=Z1+X3）得到Z2，后進行Y1,Y2=EFC(Z2)。b.若節(jié)點運算為簡單異或，有系數(shù)疊加時（系數(shù)取0或1）。具體方法為：首先對多次使用的信息進行復制，然后使用多對一的方案對每個輸出單獨處理，最后得到不同的輸出。如圖4，n=3，m=2時，將圖4轉(zhuǎn)化為圖6，希望達到目標：Y1=X1+X2，Y2=X1+X2+X3。實現(xiàn)方式為：由于X1與X2在輸出中使用了兩次，因此需要對其進行復制。如圖6在A和B處進行EFC克隆，得到(X11,X12)=EFC(X1)，(X21,X22)=EFC(X2)。由于Y1=X1+X2，則該輸出直接使用方案中的聚節(jié)點處理方式，進行信息異或操作，Y1=X11+X21。對于Y2=X1+X2+X3，對應多對一的情形，使用多對一的方案即可：Y2=X4+X3=X12+X22+X3。步驟4：進一步簡化協(xié)議，將系數(shù)部分的算法統(tǒng)一為加入傳輸節(jié)點。以有限域∑4={00,01,10,11}上運算為例，傳輸節(jié)點上的運算一定為常數(shù)，或者是一對一，或者是二對一。通過分別在叉節(jié)點、聚節(jié)點周圍加入傳輸節(jié)點，可以滿足步驟2中量子網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)議簡化條件的(2.2)(2.3)(2.4)。步驟5：根據(jù)圖中節(jié)點度數(shù)決定其整體順序v1,v2,...,vr，其中，r為所有節(jié)點的個數(shù)；步驟6：對于圖中每個節(jié)點執(zhí)行操作，具體操作如下：（6.1）如果節(jié)點vi是源節(jié)點，則令α(vi)=1，并且對該節(jié)點進行TTR操作，得到結(jié)果x1x2∈Σ4并且將χ(x1x2)輸出至子節(jié)點；（6.2）如果節(jié)點vi是聚節(jié)點，則令α(vi)=(1/9)α(v1)α(v2)，此處v1與v2分別為其父節(jié)點，對兩個父節(jié)點進行TTR測量，得到結(jié)果x1x2∈Σ4，y1y2∈Σ4，并且將χ(x1x2+y1y2)輸出至子節(jié)點；對于聚節(jié)點，若其兩個父節(jié)點的兩個量子態(tài)分別為則由EFC協(xié)議可計算知，聚節(jié)點的輸出為（6.3）如果節(jié)點vi是傳輸節(jié)點，g為節(jié)點處選擇TTR算子的操作，則執(zhí)行操作，具體操作如下：（6.3.1）如果g是常函數(shù)，即g(○)=x1x2∈Σ4，則令α(vi)=1，直接發(fā)送χ(x1x2)輸出至子節(jié)點。當輸入態(tài)為時，則輸出為αχ(Z0)Z0=g(·)。（6.3.2）如果g是1-1映射，則令α(vi)=α(v1)/3，此處v1為其父節(jié)點，對父節(jié)點進行TTR測量得到結(jié)果x1x2∈Σ4并且將χ(g(x1x2))輸出至子節(jié)點。當輸入態(tài)為時，由于TTR測量是1/3收縮的，顯然輸出為（6.3.3）如果g是2-1映射，對源量子態(tài)進行TTR測量，得到x1x2∈Σ4，將χ(g(x1x2))以概率發(fā)送至子節(jié)點，將χ(y1y2)和χ(z1z2)以概率發(fā)送至子節(jié)點，其中{y1y2,z1z2}=Σ4\Range(g)，同時令當vi輸入態(tài)為時，假設(shè)g(00)=g(01)=00,g(10)=g(11)=10,Z=00，Z′=10。由EFC協(xié)議部分可知，TTR測量后，Z產(chǎn)生概率為Z′產(chǎn)生概率為則g(Z)產(chǎn)生概率為g(Z′)產(chǎn)生概率為因此子節(jié)點獲得χ(g(Z))的概率為χ(Z′)的概率為同理，得到其他兩個TTR態(tài)的概率χ(Y1)χ(Y2)的概率均為則輸出為：（6.4）如果節(jié)點vi是叉節(jié)點，則令α(vi)=(1/9)α(v1)，此處v1為其父節(jié)點，使用將輸出輸送至子節(jié)點；（6.5）如果節(jié)點vi是匯節(jié)點，則直接接收。對上述方案作說明如下：對于每個節(jié)點u∈V，都有α(u)>0。假設(shè)原經(jīng)典信息協(xié)議中，節(jié)點u∈V處，對于源節(jié)點輸入值有輸出值為y∈Σ4，那么，當將源節(jié)點的輸入值變?yōu)榱孔討B(tài)χ(xi)的情形，新的協(xié)議產(chǎn)生輸出量子態(tài)：為了表征量子復制機的性能，引入態(tài)的保真度F的概念：設(shè)輸入態(tài)為|ψ0〉，輸出態(tài)為ρ，則保真度F定義為：F=〈ψ0|ρ|ψ0〉.保真度常常被用來描述一個量子態(tài)經(jīng)過量子通道后與原始輸入態(tài)之間的距離。從保真度分析，無糾纏克隆的保真度較低，但仍嚴格大于1/2。假設(shè)在本發(fā)明的協(xié)議中有輸入態(tài)|ψ1〉,...|ψn〉，若輸出態(tài)記為ρ1,...,ρm，那么ρi與|ψσ(i)〉之間的保真度嚴格大于1/2。對蝶形網(wǎng)絡(luò)分析其不同信道的α，如圖7所示，匯節(jié)點的α僅為1/9^6，即保真度僅為：從安全性角度來看，由于全部信道均為量子信道，因此本發(fā)明具有無條件安全性。本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。以上所述僅是本發(fā)明一種基于無糾纏克隆的通用量子網(wǎng)絡(luò)編碼方法的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明一種基于無糾纏克隆的通用量子網(wǎng)絡(luò)編碼方法原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明一種基于無糾纏克隆的通用量子網(wǎng)絡(luò)編碼方法的保護范圍。