基于十粒子纠缠态的三方受控联合远程态制备

为进一步研究三方远程态制备(TRSP),提出了一种不同于已有TRSP类型的新方案。该方案为受控三方循环远程态制备的一个推广,且可修改为一个双向与一个单向受控远程态制备的混合方案。该方案给出了十粒子纠缠信道的产生方法,并指出在监控者的控制下,三方中的任何两方都能联合为第三方制备一个任意单粒子态。所提方案融合了受控远程态制备和联合远程态制备的思想,有较高的安全性,且所采用的前馈测量策略使得其成功的概率为100%。此外,该方案所涉及的受控非门、Hadamard门和Pauli门以及单粒子测量在现代技术下是可以物理实现的。

n-粒子赤道态的受控远程制备

为了解决多量子态的制备问题,首先提出一种构造2n+1-量子纠缠态的方法,并给出其量子线路图。其次,采用2n+1-量子纠缠态为信道,出来远程制备一个任意n-量子赤道纠缠态的方案。该方案在控制者Charlie的协助下,Alice通过多量子投影测量和经典通信,Bob采用简单酉变换就能以100%的概率成功重构任意n-量子赤道态。进一步,通过任意二量子态和任意三量子态的制备的具体实例,说明了上述关于一般多量子赤道纠缠态远程制备协议是可行的。

受控循环远程态制备

为了解决多方量子通信问题,首先提出一种构造十粒子纠缠态的方法,并籍此构造出一个3n+1粒子纠缠态。其次,以十粒子纠缠态为量子信道,提出一个三方受控循环远程制备协议。该协议在监察者David的控制下,Alice能为Bob远程制备一个任意单粒子态,Bob能够在Charlie处远程制备一个任意单粒子态,Charlie也能为Alice远程制备任意单粒子态。进一步,借助3n+1粒子纠缠态,将此循环协议推广到任意n方受控循环远程态制备情形。在远程态制备过程中,每个发送者充分利用各自掌握的信息和前馈策略来构造恰当的测量基,通过经典通信和局域操作,就能成功实现任意单粒子态的远程制备。

任意二粒子纠缠态的受控量子通信

为了解决任意二量子通信问题,首先给出了五粒子和七粒子纠缠态的构造方法,并提供了它们的量子线路图。其次,以该五粒子纠缠态为量子信道,提出一个任意二粒子未知量子态的受控隐形传态协议。该协议在监察者Charlie的控制下,Alice进行四粒子投影测量和经典通信,Bob采用简单酉变换就能以100%的概率成功重构一个任意二粒子纠缠态。最后,利用七粒子纠缠态为量子信道,提出了任意二粒子纠缠态的联合受控远程制备方案。在此方案中,发送者Alice用自己掌握被制备态的部分信息构造测量基,发送者Bob采用前馈测量策略,接收者Diana在监控者Charlie的帮助下,通过简单幺正变换就能确定性地恢复原始态。

任意二粒子态的受控双向远程制备

以十粒子团簇态为量子信道,提出一个关于任意二粒子纠缠已知态的对称受控双向远程制备协议.该方案表明,在监察者Charlie的控制下,Alice和Bob能够为彼此同时、远程地制备任意二粒子纠缠态.在量子信息的传输过程中,Alice和Bob借助各自掌握的信息和采用前馈策略来构造恰当的策略基,通过经典通信和局域操作,就能以100%的概率成功实现任意二粒子态的远程制备.

高维受控联合远程态制备

融合联合远程制备与受控远程制备的思想,讨论任意d-维量子态联合受控远程制备问题.首先,提出了n+m+1方受控联合制备任意d-维单粒子态协议,该协议以一个n+m+1粒子纯纠缠态为信道,n个发送者预先分享被制备态的信息.第一个发送者利用原始态的信息对其粒子进行正定算子值测量(POVM),其余发送者对各自粒子采用投影测量.若控制者们许可接受者获取原始量子秘密,则需对各自粒子进行投影测量,接受者利用相应的酉变换就能以一定的概率重构原始量子态.其次,将上述方案推广到d-维任意q-粒子态的制备情形,获得了多方受控联合高维多粒子态制备的一般方案.

六量子团簇信道的非对称双向受控远程态制备

用六量子团簇态作为量子信道,提出一个非对称双向受控远程态制备协议.在该方案中,在监察者Charlie的控制下,Alice能够为Bob远程地制备一个两粒子纠缠态;同时,Bob也能为Alice远程地制备一个任意单粒子态.该方案涉及到单粒子测量、量子受控相位门运算、Pauli算子及经典通信,对于现代光学技术而言,它们是易于物理实现.

通过五粒子信道的非对称双向量子信息传输

利用一个五粒子团簇态为信道,分别提出了三个关于二粒子态和单粒子态的双向受控量子信息传输协议。在第一个协议中,通过引入辅助粒子,实施受控非门运算和Bell态测量,Alice能把二粒子未知态传送给Bob,同时Bob也能把单粒子未知态传送给Alice。在第二个方案中,通过引入辅助粒子、巧妙构造正交基和执行单粒子投影测量,Alice能帮助Bob远程地制备二粒子已知态,同时Bob也能帮助Alice远程地制备单粒子已知态。由于他们充分利用了前馈策略去构造测量基,制备任务能够完美完成。在第三个方案中,结合前两个方案的特点,Alice能成功将二粒子未知态传送给Bob,Bob也完美地在Alice处制备单粒子已知态。上述三个方案离开监控者的允许是不能实现的。