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。     

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     

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。     

Unitary Noise and the Mermin-GHZ Game

Communication complexity is an area of classical computer science which studies how much communication is necessary to solve various distributed computational problems.Quantum information processing can be used to reduce the amount of communication required to carry out some distributed problems.We speak of pseudo-telepathy when it is able to completely eliminate the need for communication.Since it is generally very hard to perfectly implement a quantum winning strategy for a pseudo-telepathy game,quantum players are almost certain to make errors even though they use a winning strategy.After introducing a model for pseudotelepathy games,we investigate the impact of erroneously performed unitary transformations on the quantum winning strategy for the Mermin-GHZ game.The question of how strong the unitary noise can be so that quantum players would still be better than classical ones is also dealt with.     

借助于推广Bell态实现两体量子态隐形传态

两比特量子隐形传态的实现直接关系到量子计算机的实现,因此提出一个任意两比特量子态的隐形传态方案,发送者能成功地将此量子态几率地传送给接收者.此方案中,16个推广的非最大纠缠Bell态(简称G态)之一充当量子信道.发送者通过实行推广的Bell态测量(G态测量),接收者通过引入一个辅助粒子并实施适当的么正变换和单粒子测量,能将此任意两比特量子态以一定的几率发送给接收者.此种隐形传态方案的成功几率由量子信道系数绝对值的最小值所决定.

Abstract：

Two-qubit quantum teleportation is closely related to quantum computation, so a teleportation protocol in which an arbitrary bipartite quantum state is perfectly teleported probabilistically from sender to receiver is proposed. One of 16 generalized non-maximally entangled Bell states (G states for simplicity) functions as quantum channel. The teleportation can be successfully realized with a certain probability if sender performs generalized Bell state measurements (G measurements) and receiver introduces an auxiliary particle and operates appropriate unitary transformations and single-qubit measurements. The probability of successful teleportation is determined by the smallest one among the coefficients' absolute values of the quantum channel.     

利用部分纠缠的量子信道确定性地实现N→1和1→N的受控量子远程旋转

提出利用部分纠缠的量子信道确定性地实现多个发送者1个接受者和1个发送者多个接受者的受控量子远程旋转方案.首先考虑利用两个(N?M?1)粒子部分纠缠的Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态确定性地实现N个发送者在M个监控者的控制下确定性地将她们的旋转分别传给远处接受者的操作(N→1).然后考虑在一个(2K?M?1)粒子部分纠缠的Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)-GHZ态或K个(M+2)粒子部分纠缠的GHZ态辅助下,发送者随意地将她的旋转分为N份(NK)并在M个监控者的控制下确定性地将它们分别传给远处N个接受者的操作(1→N).方案中,量子旋转的发送者或接受者或监控者的正定算符值测量(POVM)起着关键作用,我们给出了它们的数学表式.值得注意的是,用非理想的量子信道可确定性地实现N→1或1→N的量子远程旋转.这些方案可用于量子秘密共享,量子选举等,它们具极强的保密性.     

四粒子纠缠W态的概率隐形传输

提出利用2个二粒子部分纠缠态作为量子信道,实现四粒子纠缠W态的概率隐形传输方案.发送者做3次幺正变换和2次Bell基测量,然后接收者通过引入辅助粒子并做适当的幺正变换,就能以一定的概率完成四粒子纠缠W态的隐形传输.     

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.     

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.     

基于W和W-class态信道的概率性受控隐形传态

提出利用三粒子W和W-class态传送一个未知单粒子态从而实现受控量子隐形传态的方案。发送者Alice通过这种信道在Bob的控制下传送一个未知单粒子态给接受者Charlie。详细讨论了该方案,并给出了成功概率。     

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.     

Quantum secure direct communication and authentication protocol with single photons

A quantum secure direct communication and authentication protocol is proposed by using single photons. An information transmission is completed by sending photons once in quantum channel, which improves the efficiency without losing the security. The protocol encodes identity-string of the receiver as single photons sequence, which acts as detection sequence and implements authentication. Before secret message is encoded as single photons sequence, it is encrypted with identity-string of the sender by using XOR operation, which defends quantum teleportation attack efficiently. The base identity-strings of the sender and the re- ceiver are reused unconditionally secure even in noisy channel. Compared with the protocol proposed by Wang et al. （Phys Lett A, 2006, 358： 256--258）, the protocol in this study sends photons once in one transmission and defends most attacks including ＇man-in-the-middle＇ attack and quantum teleportation attack efficiently.     

基于光开关的量子交换器

为了研究量子通信系统,提出了一种基于光开关的量子交换器,它是量子通信网络的节点．该量子交换器主要由交换模块、控制模块和输入输出模块组成．它在量子通信网络的发信者与收信者之间建立光子链路,为通信双方提供量子信道,用于传输量子信息．搭建了量子交换器平台,并用微弱光源对该量子交换器平台进行了测试,结果表明该量子交换器具备了量子通信网络中节点的功能,能够成功实现量子通信网络的功能．     

基于量子隐形传态的数据链路层停等协议

提出了数据链路层中基于量子隐形传态的量子停等协议,即在数据链路层的2个站点进行通信时,传送量子信息,在设定的时间内,若接收方收到量子帧,则用量子信道来返回确认帧.根据量子隐形传态的瞬时性,该协议减少了2个站点通信的传播时延,从而降低了2个发送成功的量子帧之间的最小时间间隔,缩短了通信时间,提高了通信效率,而且发送方对所传送的量子信息是未知的,从而也提高了信息传输的保密性.     

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.     

EPR粒子对与量子隐形传态

量子隐形传态,由发送者Alice将准备传送的信息分离成一部分纯粹经典的信息和另外一部分纯粹非经典的信息,通过2条不同的信道传送给接收者Bob。首先传送非经典部分,这需要借助于EPR粒子对,考虑由2个自旋皆为12的费密子构成,其中一个分配给Alice,另一个分配给Bob。Alice选择对她一方的原始粒子和她的EPR粒子一并进行冯.罗曼类型的测量,这个在贝尔算符的4个本征态中的测量,导致系统的波函数的波包坍缩为相互关联的4个贝尔基矢。Bob通过对他的EPR粒子的状态进行适当的幺正变换,能够重新构造出在Alice一方被＂毁灭＂了的原始粒子的状态。此外,这个贝尔测量产生2个比特的经典信息,传送给Bob,从而完成一个量子隐形传态。文章中研究了EPR粒子对与量子隐形传态的内在联系。     

用非最大纠缠态实现三粒子部分纠缠态的量子受控传递

由于制备与传输中的环境耦合,现实中的纠缠态大部分是非最大纠缠态．在研究现有量子受控传递方案的基础上,提出了一种利用非最大纠缠态作为量子通道来几率地传输三粒子部分纠缠态的量子控制方案．在该方案中,选择量子通道中的一个粒子作为控制粒子,发送者进行一次Bell基测量和2次Hadamard门测量;控制者实施一次Hadamard门测量,并将他们的测量结果利用经典信道发给接收者;接收者根据他们的测量结果进行适当的幺正变换以及一些必要的投影测量就能得到待传的未知量子态．该方案是一种基于非最大纠缠态的几率受控的隐形传态方案,可以应用于远程量子计算、远程量子克隆、量子远程控制等．     

基于5粒子纠缠态实现单粒子任意态的量子信息共享

通过对Brown等人介绍的5粒子纠缠态的新应用研究,利用5粒子纠缠态作为量子信道提出了一个单粒子任意态的信息共享方案.首先,发送者对自己拥有的粒子做一次4粒子von-Neumann联合测量.然后,控制者对其拥有的粒子做单粒子测量.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单粒子任意态.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.     

非最大纠缠团簇态的受控量子超密编码

研究了利用非最大纠缠团簇态作为量子信道的受控超密编码.研究结果表明,监控者通过调节其测量基矢的角度可以控制发送者和接收者之间的传送信息量,这也是对发送者和接收者之间量子信道的控制.