基于Pauli算符和比特旋转的单量子门签名方案

为进一步提高数字签名的安全性和沟通效率,提出一种基于Pauli算符和比特旋转的单量子门签名方案。首先,针对量子单向函数逆操作的复杂性,以及无映射信息情况下量子单向函数逆操作无法进行的问题,利用单量子比特旋转算子通过坐标轴旋转实现单向量子门函数逆操作问题求解;其次,针对不同轴两单量子比特旋转算子存在的非交换特性,利用Pauli算子正交特性在二维希尔伯特空间中形成正交基,以此进行方案改进设计,然后给出算法的整体设计过程,以及安全性分析理论分析。最后,通过实验分析验证所提算法在安全性和沟通效率上的性能优势。

Pauli矩阵的若干性质及应用

以Pauli矩阵为工具 ,讨论Clifford代数。

量子线路中的酉算子分解研究

由量子逻辑门构造的量子线路是实现量子计算的基础。从算子角度来看,量子逻辑门的数学本质是酉算子,研究任意量子门的酉算子分解问题是优化量子线路的关键。本文从Pauli门和Hadamard门这两类基本的逻辑门分析入手,首先拓展了Pauli门、Hadamard门与旋转算子的线路恒等式关系;随后基于具体的线路恒等式关系,对于量子线路中的任意单量子比特门分解结论,提出了更为直观、简便的证明方法。这些工作将有助于后续量子计算的数学本质刻画。

Nearly deterministic quantum Fredkin gate based on weak cross-Kerr nonlinearity

A scheme of an optical quantum Fredkin gate is presented based on weak cross-Kerr nonlinearity. By an auxiliary coherent state with the cross-Kerr nonlinearity effect, photons can interact with each other indirectly, and a non-demolition measurement for photons can be implemented. Combined with the homodyne detection, classical feedforward, polarization beam splitters and Pauli-X operations, a controlled-path gate is constructed. Furthermore, a quantum Fredkin gate is built based on the controlled-path gate. The proposed Fredkin gate is simple in structure and feasible by current experimental technology.

量子计算中旋转算子的相关性质

讨论了一些特殊量子门和旋转算子的关系。研究了T门和Hadamard门与Bloch球上的关于坐标轴的旋转算子之间的关系;得到了Hadamard门和相位门与一般旋转算子的关系;给出了任意单量子比特上酉算子关于旋转算子的一个分解形式,并给出了Hadamard门的一个漂亮的分解形式。