使用时间纠缠的量子区块链（三）

摘要:在本文中，我们提出了一个量子区块链的概念设计。我们的方法涉及到将区块链编码成暂时的GHZ (Greenberger-Horne-Zeilinger)状态的光子，这种状态并不同时存在。结果表明，相对于空间纠缠，时间纠缠提供了关键的量子优势。该系统的所有子组件都已被实验实现，此外，我们的编码过程可以被阐释为对过去的非经典影响。

接上文：使用时间纠缠的量子区块链（二）

既然贝尔态是正交的，那么就可以通过量子测量来区分它们。这个解码过程允许从|βxy?提取经典比特串,xy。

在我们的概念设计中，我们暂时将经典区块中记录的数据简化为一个由两进制的字符串。我们的编码过程将每个区块及其经典记录(比如r1r2)转换成临时的贝尔态，在特定时间生成，比如t=0:

(3)

括量(kets)中的上标表示光子被吸收的时间;注意，一个区块的第一个光子立即被吸收。对于我们，这个特性提供了对每个区块打上时间戳的方法。

物理上，这种暂时贝尔态是由作者在实验中产生的。在实验步骤中，空间纠缠的量子比特通过极化光子来表示:

(4)

ha (va)代表水平(垂直)极化空间模式(b)。为创建暂时纠缠态，需在由时间间隔τ的限定时间内生成空间纠缠光子对的连续对:

(5)

其中添加的上标为光子提供时间标签。在实验中,延迟时间τ引入每一对纠缠的光子的其中一个，由此产生的状态等于:

(6)

当贝尔态在时间t =τ投影在两个光子，光子吸收之间的纠缠创建在t = 0时,光子吸收发生在t = t=2τ；尽管两个光子从来没有共存过。

回到我们的设计，当记录生成时，系统将它们作为区块编码成暂时贝尔态;然后这些光子被创造并在各自的时间被吸收。这种区块的一个具体例子是:

(7)

以此类推，为了创建所需的量子设计，系统应该通过时间上的纠缠将贝尔态的字符串按时间顺序连接在一起。

这样的任务可以使用一个融合过程来完成，在这个过程中，暂时贝尔态被递归投射到一个不断增长的时间GHZ态。物理上，融合过程通过纠缠光子对源、延迟线和极化分束器(PBS)进行。例如，两个贝尔态可以融合成以下四光子GHZ态:

(8)

在这种GHZ状态下，在不同的空间模式下传播并在不同时间存在的四个光子之间存在纠缠。

在我们的实验实现的过程中,量子区块链的状态,在t = nτ(从t = 0)是:

(9)

公式(9)左侧的下标表示所有区块的串接字符串，上标表示时间戳。时间戳允许将每个区块的字符串与临时GHZ态的二进制表示区分开来。注意，在t = nτ时，只有一个光子留存。

（待续）

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原文名称：Quantum Blockchain Using Entanglement in Time

作者：Del Rajan,Matt Visser

原创翻译：区块链研究员（区块链Robin）

英文源自Victoria University of Wellington，译文有编辑及删减，如有侵权，请联系译者删除。

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编译者/作者：区块链研究员

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