基于EJM测量的量子隐形传态的探讨

基于Gisin在2019年提出的联合测量Elegant Joint Measurement(EJM),本文对量子隐形传态过程进行初步探讨。计算EJM测量后量子态的演化过程,重点研究θ=0和θ=π/2两种情况下系统恢复待传送未知量子态的演化矩阵。结果表明,θ=π/2时的演化矩阵是幺正矩阵,而θ=0时的演化矩阵是非幺正矩阵。

任意未知三维二粒子态的短距离量子隐形传态

为克服长距离量子隐形传态方案中局域操作受限,且易受环境干扰影响通信质量的缺陷,利用1个三维Bell态和1个处于基态的辅助粒子作为量子信道,提出一个任意未知三维二粒子态的短距离量子隐形传态新方案.在该方案中,发送方和接收方除共享三维Bell态外,还必须预先共享1个辅助粒子.发送者对辅助粒子执行量子门运算后,需对其Bell粒子和未知量子系统进行联合测量,并向接收者发送该测量的经典信息.结果表明,接收者以100%的概率将自己拥有的Bell粒子与辅助粒子的量子态转换成被发送者摧毁的未知量子态的精确复制品.本方案传输距离短、承载信息量大、耗费纠缠资源少,在诸如芯片的固态器件上的量子隐形传态有很好的应用前景.

记忆幅值阻尼噪声下带有弱测量与恢复测量的量子隐形传态

认识并降低噪声对传输粒子保真度的影响,是量子隐形传态重要的研究方向之一。不同于以前的独立噪声和带记忆的Pauli噪声,研究了记忆幅值阻尼噪声对保真度的影响,并给出了一个抵抗该噪声信道的方案。该方案通过让参与者在粒子分发前实施弱测量而粒子接收后实施恢复测量的方式提高保真度。研究结果表明,记忆幅值阻尼信道的记忆因子强度与保真度大小呈正相关,并且在部分记忆信道与全记忆信道下弱测量与恢复测量方法也能一定程度上提高传输粒子的保真度。

任意三粒子GHZ态和W态的概率隐形传态

构造了一个全新的由两个多粒子部分纠缠态组成的用于量子隐形传态(QT)的量子信道。利用构造的量子信道,提出了两个任意三粒子GHZ态和W态的受控概率隐形传态的三方方案。发送者执行贝尔态测量和单粒子测量,控制者执行贝尔态测量,接收者引入一个辅助粒子并执行相应酉操作,可实现任意三粒子GHZ态和W态的概率隐形传送。两个QT方案的总成功概率都是8d^(2)n^(2)(其中d和n是量子信道的系数)。

基于十量子比特团簇态的多量子双向链式受控量子隐形传态

为了在多参与者之间实现链式量子通信,采用十量子比特团簇态作为量子信道(quantum channel,QC),提出一种在4方之间进行多量子比特初始态的双向链式受控量子隐形传态(bidirectional-chain controlled quantum teleportation,BCCQT)协议.在通信参与者Alice、Bob、Charlie和通信控制者David之间进行量子通信,并且在量子通信过程中的安全性由控制者的权限和QC的纠缠特性予以保证的情况下,经过多量子比特初始态的复单转换、顺序通信、逆序通信、单重塑和复重塑等一系列复杂的过程和方法来重塑多量子比特初始态,实现了链式量子通信.结果证明该协议是可行的,同时,在此基础上对n+1方量子隐形传态和QC之间的关系提出了猜想.

自由空间量子隐形传态实验中远程光符合的电子学系统研制

在两光子自由空间量子隐形传态实验方案中,设计了一套远程光符合的电子学系统,系统最小符合时间窗口约2ns.整个系统包括编码、解码、延时、高压驱动、符合、计数等模块.此系统实现了将实验中的经典信息和量子信息耦合在一起并通过自由空间传送到另一端进行在线符合来判定纠缠光子对.系统中编码模块将Alice端Bell基测量结果的时间标记信息和通道信息叠加在一起,通道信息的编码使用了奇偶校验和汉明码来降低事例丢失率和出错率,解码模块则分离出经典的时间标记信息和通道信息并做相应操作.完成了800m距离的两光子自由空间量子隐形传态实验,实验结果表明用本系统进行远程的实验是可行的.

中国科学技术大学首次实现多自由度量子体系隐形传态

[本刊讯]中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳研究团队成功实现单光子的自旋和轨道角动量的量子隐形传态（quantum teleportation），这是国际上首次实现多自由度量子体系隐形传态。这一研究成果于2015年2月26日以封面标题的形式发表于Nature。

基于GHZ型态的非对称循环量子隐形传态

提出利用GHZ型态的张量积作为量子信道,实现任意单粒子、Bell态和GHZ态的非对称循环(受控)量子隐形传态的2个方案.在方案1中,3个参与者Alice、Bob及Charlie以9粒子纠缠态为量子信道,Alice、Bob及Charlie对自己粒子进行Bell态、单粒子测量并公布测量结果,三方根据所有测量结果对各自粒子进行相应的幺正变换,即可实现非对称循环量子隐形传态.在方案2中,增加一个控制方David,Al-ice、Bob、Charlie及控制方David共享12粒子纠缠态为量子信道,在控制方David的作用下,Alice把自己的单粒子态传递给Bob,Bob把自己的Bell态传递给Charlie,同时,Charlie也将自己的GHZ态传递给Alice.仅当David与三方相互合作时,非对称循环受控隐形传态才能实现.

基于五粒子团簇态的类GHZ态隐形传送及其量子成本

基于量子纠缠通道的量子通信是一种新颖的通信方式。本文提出了以五粒子团簇态作为量子信道来实现三粒子类GHZ态的量子态传送。该方案给出了接收方在接收信息时所使用的幺正矩阵,其可依据发送方的测量结果将接收方的粒子恢复到所传送的量子态,传送方案总成功概率为1。同时利用Gray码变换方法和二级酉矩阵分解方法,研究了态传送过程中恢复信息幺正操作的量子线路,并分析了幺正操作的量子成本。本文研究结果可为量子通信提供可选方案和基于量子成本的优化方案。

测量基角度偏差对单量子态隐形传送的影响研究

量子隐形传态是量子信息传输的一种重要方式,在量子态传送过程中不可避免地存在信道噪声。本文构造了一组测量算符以分析量子态与测量算符偏差角度的关系,并给出了量子测量信道的信道传递矩阵。通过对未知单量子态隐形传送协议的分析,给出了发送方和接收方测量基的旋转偏差对量子态传送结果的影响,其中接收方的判定概率不再恒为0.25,且从测量信道获取的量子平均互信息量在旋转角为0或π时达到最大值。

基于四粒子团簇态的可控量子隐形传态

提出利用四粒子团簇态传送一个未知单粒子态从而实现可控量子隐形传态的方案,发送者对她自己拥有的两个粒子做一次Bell基联合测量,两控制者合作对其两粒子进行Bell基联合测量,接收者在两个控制者的帮助下对其自己的粒子做相应的幺正变换,即可得到要传送的单粒子态,完成可控量子隐形传态。

用W态作量子信道实现纠缠态的隐形传送

我们提出了用W态作为量子信道实现纠缠态的隐形传态的方案,并证明了成功实现传态的概率是4/9。在隐形传态的过程中,操作的秩序并不影响成功实现量子隐形传态的概率。

单光子纠缠态的纠缠转移和量子隐形传态(英文)

使用光学分束器和单光子源,利用单光子态和真空态制备出了纠缠单光子态.利用光学分束器作用和单光子探测,实现了三个通讯伙伴之间的纠缠转移.提出了一个关于纠缠单光子态的量子隐形传态方案.在这个方案中,被传送的是一个未知的单光子纠缠态.通讯双方使用的量子信道是两个单光子纠缠态.通过使用分束器作用和对输出态进行光子测量以及在经典信息的帮助下,纠缠转移和量子隐形传态的过程被完成.

基于量子隐形传态的量子保密通信方案

量子保密通信包括量子密钥分发、量子安全直接通信和量子秘密共享等主要形式.在量子密钥分发和秘密共享中,传输的是随机数而不是信息,要再经过一次经典通信才能完成信息的传输.在量子信道直接传输信息的量子通信形式是量子安全直接通信.基于量子隐形传态的量子通信(简称量子隐形传态通信)是否属于量子安全直接通信尚需解释.构造了一个量子隐形传态通信方案,给出了具体的操作步骤.与一般的量子隐形传态不同,量子隐形传态通信所传输的量子态是计算基矢态,大大简化了贝尔基测量和单粒子操作.分析结果表明,量子隐形传态通信等价于包含了全用型量子密钥分发和经典通信的复合过程,不是量子安全直接通信,其传输受到中间介质和距离的影响,所以不比量子密钥分发更有优势.将该方案与量子密钥分发、量子安全直接通信和经典一次性便笺密码方案进行对比,通过几个通信参数的比较给出各个方案的特点,还特别讨论了各方案在空间量子通信方面的特点.

一种分布式量子计算中传输代价的优化方法

分布式量子计算是解决现有量子计算设备还不足以支持大规模量子计算问题的有效途径,分布式子系统之间通过隐形传态建立通信链路来传输量子位,隐形传态的次数决定了分布式量子计算的传输代价。为了减少分布式子系统间的隐形传态次数,提出了一种跨门合并传输模型,该模型允许多个不连续的门通过一次隐形传态完成传输。基于该传输模型,对分布式量子计算的隐形传态次数进行优化。在不考虑分布式子系统量子位数时,与现有的研究结果相比隐形传态次数平均减少57.3%;在分布式子系统量子位数受限的情况下使用该模型,在消耗更少量子位的同时,隐形传态次数平均减少14.6%,针对较大规模的量子线路,优化率达58.8%。

基于团簇态信道的双粒子纠缠态可控量子隐形传态

提出利用四粒子团簇态传送一个未知两粒子纠缠态从而实现可控量子隐形传态的方案,发送者对她自己拥有的3个粒子做一次三粒子纠缠完备基联合测量,控制者对其拥有的粒子作局域测量,接收者在控制者的帮助下对其自己拥有的两粒子做相应的幺正变换,即可重新构造出发送者要传送的未知态,完成了可控量子隐形传态.

四粒子团簇态的量子隐形传态

该文以4个二粒子最大纠缠态作为量子信道,研究了Alice将一个未知的四粒子团簇态(clusterstate)传送到远距离的接收者Bob的隐形传态过程.由于四粒子团簇态的特殊性质,接收者Bob只须施行64种可能的局部酉变换便能接收到Alice传送的未知态,从而实现了四粒子团簇态的量子隐形传态.

量子隐形传态

量子隐形传态是目前量子信息中人们关注的热门课题之一,它是量子信息理论的重要组成部分,也是量子计算的基础。文章阐述了标准量子隐形传态和概率量子隐形传态的基本理论以及EPR效应,Bell基测量等相关的概念,同时给出一种实现隐形传态的量子电路,并介绍了当前理论与实验的研究进展。

基于5粒子团簇态实现2粒子未知态的量子隐形传态

提出了一个决定性的传输2粒子未知态的量子隐形传态方案.在这个方案中,发送者Alice和接收者Bob共享一个5粒子团簇态.首先,发送者Alice对自己手中的粒子做一次5粒子von-Neumann联合测量,并把测量的结果通过经典信道告诉接收者Bob.接受者Bob根据发送者Alice通知的测量结果,对手中的粒子做相应的幺正变换,就能够获得发送者Alice想要传输的2粒子未知态.

量子隐形传态的研究进展

量子隐形传态是量子信息理论的重要组成部分,也是量子计算的基础.文章中简单介绍了量子隐形传态的基本原理、理论和实验方案以及现阶段研究的最新进展,并且提出了进一步研究所需要解决的重要课题.