基于6粒子团簇态实现2粒子任意态的量子信息分离

通过对Lu Chao-yang等最近介绍6粒子团簇态的新应用研究,提出了一个新的2粒子任意态的信息分离方案.在这个方案中,发送者对自己拥有的粒子做一次5粒子von-Neumann联合测量,控制者对其拥有的粒子做单粒子的投影测量,接受者根据发送者和控制者的测量结果,对自己拥有的粒子做适当的幺正变换,就可以重建发送者的2粒子任意态,该方案成功的概率为100%.     

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.     

基于6粒子团簇态的可控量子隐形传态

提出利用6粒子团簇态传送1个未知单粒子态从而实现可控量子隐形传态的方案,发送者对自己拥有的粒子做1次5粒子von-Neumann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,该方案成功的概率为100%.     

基于6粒子纠缠态的未知单粒子态量子信息共享

以6粒子纠缠态为量子信道,提出了一个单粒子未知态的量子信息共享方案.首先信息发送者对手中的粒子进行 Bell 基测量和单粒子测量,接着合法双方的任意一方对自己拥有的粒子做一次单粒子测量,则另一方对自己拥有的粒子进行适当的幺正变换,就可以重建原始粒子态,从而实现了量子信息共享.该方案成功的概率为100;     

二粒子未知态的受控量子通信

提出了一个利用七粒子态传送一个二粒子未知态的多方受控量子通信方案。该方案中发送者指定一名控制者,它不能接收二粒子未知态,但是它可以和发送者一起协助接收者重构二粒子未知态。发送者对自己拥有的4个粒子做一次von-Neumann联合测量,控制者在计算基下对它的粒子做测量。接收者根据两次测量结果对自己拥有的粒子做相应的幺正操作,就可以构造出发送者所发送的未知态。可以设置多名接收者,使它们都受到控制者的约束,从而实现多方受控量子通信。     

N粒子纠缠GHZ态的控制性概率传送

提出了一种把N粒子纠缠GHZ态从发送者Alice传送给远方的接收者Bob的控制性隐形传送方案.在传送过程中,N对非最大纠缠EPR态和m粒子GHZ态被选择作为量子通道.发送者Alice先对它所拥有的粒子做贝尔态测量,然后每一位控制者对它们各自所拥有的GHZ态粒子先进行Hadamard变换再做投影测量,之后将它们的最终测量结果通过经典通道告知给接收者Bob,根据接收到的经典信息,Bob通过引入一个辅助粒子并且对它所拥有的粒子做唯一的通用幺正变换,就可以重现原始态.结果显示,传送成功的总概率为2N+1-m∏N k=1|ak|2,任何一个控制者的信息缺失都将导致传送的失败.     

利用2个EPR对实现3粒子GHZ态的控制隐形传态

为了实现经济的控制隐形传态,提出一种利用2个部分纠缠EPR对实现3粒子GHZ态的概率隐形传输方案.该方案首先需要发送者向控制者申请量子信道,若控制者同意,才能通过纠缠交换,使发送者和接收者之间建立量子信道.然后发送者进行一次Bell基联合测量、两次H变换和两次单粒子测量.接收者根据发送者和控制者的测量结果,引入辅助粒子,进行两次控制非门操作和相应的幺正变换,就可以得到原始未知信息态的信息,传输成功的概率为4|a|~2|c|~2.该方案可以推广到N粒子GHZ态的控制隐形传输.若增加到N个EPR对为量子信道,还可以推广到(N-1)个控制者参与的N粒子GHZ态的控制隐形传输.该方案可以很好的应对一般的窃听方式.     

基于三方秘密共享4粒子团簇态实现三比特量子态的可控隐形传态

提出了三比特未知量子态的可控隐形传态方案,利用2个三方共享的4粒子团簇态作为量子信道,由第三方进行控制.首先,发送者(Alice)对其拥有的3个粒子对进行3次 Bell 基联合测量,并把结果通过经典信道告诉接收者(Bob)和控制者(Charlie).若控制者同意接收者重建未知量子态,则对自己的粒子对进行 Bell基测量,并将结果通知接收者.接收者根据发送者和控制者的测量结果,对自己拥有的粒子对做相应的幺正变换,就可以重建发送者要传的三比特未知的量子态,从而实现可控隐形传态     

基于七粒子最大纠缠态的未知三粒子的两种隐形传态方案

本文利用七粒子最大纠缠态实现了任意三粒子态的一般隐形传态和控制隐形传态.在一般隐形传态过程中,发送者对自己所拥有的粒子执行正交完备基测量,然后将测量结果告诉接收者,接收者对他的粒子执行相应的幺正变换就可以恢复出初始态.在控制隐形传态过程中,发送者对需传送的三粒子与自己手中的粒子分别进行适当的Bell基测量,控制方对手中的粒子进行单比特测量,然后他们将测量结果告诉接收者,接收者对自己拥有的三粒子进行相应的幺正操作就可以恢复出初始态.     

任意三粒子态的概率隐形传输

给出了1个任意三粒子态的概率隐形传输方案.信道由1个二粒子部分纠缠态,1个三粒子部分纠缠GHZ态和1个三粒子部分纠缠W态组成.发送者作3次Bell基测量,然后接收者在第3方的帮助下(执行Hadamard操作和简单测量)引入合适的么正变换,就可以使1个任意三粒子态以确定的概率成功地由发送者传给接收者.成功的概率是由3个部分纠缠态的最小的系数决定的.     

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.     

2粒子未知态的受控分级量子通信

提出了1个以6粒子团簇态为量子信道实现2粒子未知态的受控分级量子通信方案。不同的接收者因其受发送者的信任程度不同而对未知态的恢复能力也不同。发送者对手中的3个粒子做1次 von-Neumann 联合测量,控制者根据不同的接收者或自己做局域测量或联合测量。接收者收到2次测量结果后做相应的幺正操作可恢复未知态,完成本次的量子通信。     

多比特量子纠缠态的隐形传送

在量子信息处理中,量子比特常常处于叠加态,围绕如何隐形传送多比特量子态提出了一种用N个EPR对隐形传送N比特量子态的传输方案,通过N次联合操作实现N比特量子态的传输.其操作为局域操作并且在目前技术条件下可以很容易实现,与单粒子量子态传输相比, 多比特量子态可以传送更多信息.     

Realization of three-qubit quantum error correction with superconducting circuits

Quantum computers could be used to solve certain problems exponentially faster than classical computers, but are challenging to build because of their increased susceptibility to errors. However, it is possible to detect and correct errors without destroying coherence, by using quantum error correcting codes. The simplest of these are three-quantum-bit (three-qubit) codes, which map a one-qubit state to an entangled three-qubit state; they can correct any single phase-flip or bit-flip error on one of the three qubits, depending on the code used. Here we demonstrate such phase- and bit-flip error correcting codes in a superconducting circuit. We encode a quantum state, induce errors on the qubits and decode the error syndrome--a quantum state indicating which error has occurred--by reversing the encoding process. This syndrome is then used as the input to a three-qubit gate that corrects the primary qubit if it was flipped. As the code can recover from a single error on any qubit, the fidelity of this process should decrease only quadratically with error probability. We implement the correcting three-qubit gate (known as a conditional-conditional NOT, or Toffoli, gate) in 63 nanoseconds, using an interaction with the third excited state of a single qubit. We find 85?±?1 per cent fidelity to the expected classical action of this gate, and 78?±?1 per cent fidelity to the ideal quantum process matrix. Using this gate, we perform a single pass of both quantum bit- and phase-flip error correction and demonstrate the predicted first-order insensitivity to errors. Concatenation of these two codes in a nine-qubit device would correct arbitrary single-qubit errors. In combination with recent advances in superconducting qubit coherence times, this could lead to scalable quantum technology.