无纠缠量子秘密共享中酉操作的选择

文中针对不使用纠缠态的量子秘密共享方案,提出了一种Bell态替换攻击策略,并定量分析了当量子秘密共享方案采用常见的几种酉操作组合时,这种攻击的最小失败概率,从而得到酉操作的选择和Bell态替换攻击效果之间的若干关系.对于量子秘密共享方案的设计和实施中,如何选择酉操作以保证通信安全的问题,文中的工作具有重要的指导作用.

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)。

量子混合态的两种神经网络表示

量子信息与人工智能是近年来的两个前沿研究领域,取得了诸多改变传统科学的进展,实现这两个领域的交叉融合成为科学家关注的热点问题.尽管学者们在这方面已进行了许多探索,借助它们模拟开放多体量子系统的稳态和动力学性质,但是量子混合态的神经网络的精确表示问题仍待研究.本文致力于量子混合态的神经网络表示问题.借助两种神经网络架构,构建了具有一般输入可观测量的神经网络量子混合拟态(NNQMVS)与神经网络量子混合态(NNQMS),分别探讨了它们的性质,得到了张量积运算、局部酉运算下NNQMVS与NNQMS的相关结论.为了量化给定混合态分别由规范化的NNQMVS与NNQMS逼近的能力,分别定义了它由规范化NNQMVS与NNQMS逼近的最佳逼近度,给出了一般混合态能被规范化的NNQMVS与NNQMS表示的充要条件,并探究了能用这两种神经网络架构表示的混合态的类型,给出了相应的神经网络表示.

基于互认证的三维单光子量子安全直接通信

通过定义三维量子态、酉算子以及非正交测量基,提出1个新的基于三维量子比特和互认证机制的单光子量子安全直接通信协议。该协议由量子发送和回收两阶段组成,通信双方各将进行一次身份认证,以确保参与者的合法身份。通信消息将通过酉操作编码到批量三维量子比特上,通过回收过程实现消息的传送。安全分析证明该协议能有效抵抗各类窃听者Eve攻击和伪装攻击。该协议除了具备单光子协议经济实用的优点以外,与二维单光子QSDC方案相比,具有更高的效率优势:每个单光子传输的信息为其他协议的3/2倍。

多方控制量子通信协议

为了满足远距离多节点量子网络的需求,分别利用最大纠缠信道和部分纠缠信道构造了2个多方控制量子通信协议。最大纠缠信道时,利用投影测量实现多方控制四粒子χ-态远程制备;部分纠缠信道时,利用联合酉操作和最优POVM实现多方控制四粒子χ-态远程制备。理论推导表明,第一个协议的效率达到100%且优于其他协议,第二协议的效率被有效提高且2种测量方法的构造方法可被用于同类协议。

量子多重代理签名协议

量子多重代理签名协议利用Bell态和单量子比特逻辑门之间的逻辑关系,简单高效地实现多重代理签名操作。协议不受代理签名人数、先后顺序的限制,且操作简单,在现有技术条件下完全可以实现。协议的正确性和安全性分析表明它是一个安全的、可实现的量子多重代理签名协议。

基于QDP的蝶形量子网络编码方案

当前已有的蝶形量子网络方案多数只能完成量子态经公共信道进行交叉传输,并且为实现蝶形网络的量子态无损传输,通常需要消耗纠缠资源。结合量子直接传态方案中态传输的方法,提出一种在蝶形网络中传输任意已知单量子态的网络编码方案。利用处于基态的单粒子作为量子寄存器,实现每个接收节点均能同时接收到来自全部发送节点发送的不同量子态。整个通信过程不需要使用纠缠资源和测量操作,仅通过各节点执行相关酉操作即可完成通信。并且将该方案扩展至采用多种形式的量子态作为寄存器以及发送节点和接收节点个数更多的情况。

基于1→2相位协变克隆之逆的同时量子信息集中

提出以4粒子Cluster态和一个3粒子纠缠态作为信道,在控制者许可的情况下同时将2个1→2相位协变克隆态集中回原始态的协议.协议中,空间分离的4方对手中的粒子作Bell测量,并将测量结果以经典通信的方式告诉给控制者和2个恢复方.在控制者的允许下,当信道为最大纠缠态时,2个恢复者只需各自对手中的粒子执行适当的酉操作即可恢复原始态,协议最后成功的概率为1;当信道为非最大纠缠态时,2个恢复者需要各自引入辅助粒子,并施行投影测量,就能以一定的概率恢复原始态,协议最后成功的概率与信道的参数有关.

多控制者下的双向量子隐形传态

提出了一种多控制者的双向量子隐形传态方案。在该理论方案中有三个控制者协助通信,纠缠资源为最大七粒子纠缠态,其中通信者Alice和Bob以及三个控制者预先秘密共享最大七粒子纠缠态以构建量子信道。三个控制者的参与提高了通信的安全性,同时也避免了执行三粒子联合测量的复杂性。在通信过程中,首先Bob对自己密享的粒子执行酉操作,接着通信方各自对自己手中的粒子执行Bell基测量。假如控制者同意双方通信,便对自己手中的粒子执行单粒子测量并将测量结果通过经典信道传输给通信者。通信方分别结合控制者所公布的测量结果做相应的酉操作,这样便能完美地实现双向量子控制隐形传态。