量子操作分享(英文)

近来,人们提出了一种新的量子远程控制方案,即量子操作共享(QOS),它已经逐渐发展成量子信息中的一个新的分支,此新兴研究课题吸引了广泛的关注.该文简单回顾量子操作共享的概念,详细介绍它的历史和现状.重要的是,还调研了与该研究课题密切相关的一些期刊文献,对这些期刊文献做了深入的分析,且认为这些期刊文献对促进该领域的发展有至关重要的作用.     

基于贝尔态的确定性量子密钥分配协议

提出了一种基于贝尔态的确定性量子密钥分配协议.它建立在纠缠量子系统的内部关联的基础上,双方通过共享纠缠量子系统和做单粒子量子测量建立起共享的密钥.与传统的只能生成随机字符串作为密钥的量子密钥分配协议不同,利用该协议,双方可以以任意指定的字符串作为共享的密钥.量子力学的定律保证了该协议的无条件安全性.除了单粒子量子测量之外,不需要做任何复杂的量子操作,因此它更容易实现,健壮性更好.     

基于一种七量子比特混态的四方量子操作分享

本文考虑七量子比特Brown态中两个量子比特发生混淆后的量子态作为量子通道,提出了一个四方量子操作分享方案.文中讨论了该方案的安全性、成功几率性、分享者对称性和实验可行性.研究发现,该方案是安全的,可确定性地分享任意单量子比特操作,三个分享者中有两者是对称的,根据当前实验技术该方案切实可行.将本文方案与目前仅有的四个四方量子操作分享方案进行了简单的比较,发现本文方案在量子通道和量子比特布居上都与它们的不同.值得一提的是,本文方案是首个基于量子纠缠混态的量子操作分享方案.     

实现量子远程控制的可编程处理器

利用共享的EPR纠缠和单个qubit量子态对量子动力学进行编程,提出一个可编程的量子处理器方案,实现对远程量子态的有限的系列操作. 进而讨论了利用线性光学元器件对该可编程门的物理实现方案.     

一类基于秘密共享的量子密码方案的分析

最近杨宇光等人利用经典秘密共享给出一系列量子密码方案.其基本思想是将量子密钥共享给n个不同的成员,使得这些成员可以辅助实现量子身份认证、代理签名和量子安全直接通信.然而在实际应用中,这些方案继承了经典秘密共享方案的缺点,不能提供每个成员诚实参与协议的证明,任何恶意不合作行为只有最后才能被发现,从而使这类量子密码方案的使用效率很低.其次,由于这些方案使用了比特异或运算,使方案还存在一个更严重的攻击：如果任意两个成员合谋,可以改变他们原有的影子值,并且可以无障碍的使用新的影子参与量子密码方案,破坏协议执行的目的,使方案的门限彻底失效.此攻击是量子密码方案除密钥安全外的一种新的攻击形式.     

量子纠缠和量子操作

对量子纠缠和量子操作作了介绍, 考察了两比特量子纠缠态和量子操作的应用及它们之间的关系. 具体包括: 用非最大纠缠纯态来实现任意量子态的确定性远程制备; 用纠缠态来实现用于分布式量子计算的非定域门操作; 讨论了量子操作的纠缠能力; 讨论了两量子比特门的构造. 这些结果有助于理解量子纠缠和量子操作这些量子信息处理中的资源.     

量子纠缠和量子操作

对量子纠缠和量子操作作了介绍, 考察了两比特量子纠缠态和量子操作的应用及它们之间的关系. 具体包括: 用非最大纠缠纯态来实现任意量子态的确定性远程制备; 用纠缠态来实现用于分布式量子计算的非定域门操作; 讨论了量子操作的纠缠能力; 讨论了两量子比特门的构造. 这些结果有助于理解量子纠缠和量子操作这些量子信息处理中的资源.     

基于六量子态的高容量量子秘密共享方案

为了提高一方到多方量子秘密共享方案的量子比特容量,提出了一种基于六量子态的新方案.发送方首先根据共享秘密对初始的光子序列进行相应的酉操作,然后进行随机的酉操作并发送给接收方.接收方依次进行随机的酉操作,最后一位接收方将光子序列返回给发送方.发送方选用正确的测量基进行测量,并公布与测量结果有关的信息;接收方则根据该信息和各自的酉操作获得共享秘密.理论分析结果表明,当存在n位接收方时,所提方案的量子比特容量为1,而已有的类似方案为1/n,故前者具有容量高、所需量子资源少的优点.此外,所提方案中发送方负责测量,所有接收方只需执行酉操作,因此对接收方的设备要求低,特别适用于发送方设备条件远超过接收方的情况.     

量子算法及其在图像处理中的应用

量子计算与量子信息是涉及物理学、计算机科学、数学以及信息科学等多个学科的新兴综合性交叉研究领域,是量子力学理论和经典计算理论完美结合的产物.由于其强大的计算能力及广阔的应用前景,使得其在国际学术界以及政府科研机构中引起巨大的兴趣.在量子计算的研究中,计算性能的优越性主要体现在算法的有效性上.目前为止,被公认的最具代表性的量子算法有Shor的大数质因子分解算法以及Grover提出的数据库搜索量子算法.集合运算是科学技术很多领域的基础,如数据库操作、信号处理、图像压缩等等都可最终归结为对集合的操作.但是对于包含了高维无序向量的集合,要对其进行有效快速的集合运算,在经典电子计算机上是困难的.因此,需要新的原理和新的算法来有效操作集合.量子图像处理(QIP)就是利用量子计算机来处理图像信息从而希望获得比电子计算机更好的处理效果.量子图像处理研究才刚刚起步,在不久的将来可能会成为一个受关注的研究热点.对目前的量子算法研究进展、量子集合运算、量子图像处理以及量子Hopfield神经网络研究作一个综述性论述.     

非绝热和乐量子计算新进展

量子计算是基于量子力学规律调控量子信息单元进行计算的一种新型计算模型.众所周知,对噪声不敏感的高保真度量子逻辑门是实现大规模量子计算的关键.几何量子计算是利用几何相位来实现量子逻辑门操作的量子计算策略,其特点是利用几何相位的整体性质避免某些局域噪声对量子操作的影响,从而实现高保真度的量子逻辑门.因此,基于几何相位的量子操控是量子信息处理领域中非常重要的研究课题.该文以基于非阿贝尔几何相位的和乐量子计算为例,介绍非绝热和乐量子计算方案的新进展.     

An efficient scheme for multi-party quantum state sharing via non-maximally entangled states

We present a new scheme for investigating the usefulness of non-maximally entangled states for multi-party quantum state shar-ing in a simple and elegant manner.In our scheme,the sender,Alice shares n various probabilistic channels composed of non-maximally entangled states with n agents in a network.Our protocol involves only Bell-basis measurements,single qubit measurements,and a two-qubit unitary transformation operated by free optional agents.Our scheme is a more convenient realiza-tion because no other multipartite joint measurements are needed.Furthermore,in our scheme various probabilistic channels lessen the requirement for quantum channels,which makes it more practical for physical implementation.     

基于压缩态的多方与多方量子秘密共享

提出了一种基于连续变量压缩态的多方对多方的量子秘密共享协议．该协议中，Alice集团中的成员将要共享的秘密信息直接编码在由Bob集团制备的量子态上．两个集团Alice和Bob共享一组经典秘密，当且仅当Alice或者Bob集团中的所有成员共同参与，才能恢复出秘密，任何部分成员都不能恢复出秘密信息该方案与基于单光子实现的方案相比，效率更高，实现更加简单．分析表明该协议是安全的．     

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%.     

Eavesdropping on the Orderly-Encrypting Multiparty Quantum Secret Sharing Protocols

0 IntroductionSuppose the president of a bank,Alice,wantsto give ac-cess to a vault to two vice-presidents ,Bob and Charlie,whomshe does not entirely trust .Instead of givingthe secretto any one of them,she may desire to distribute the informa-tioninsuch a waythat no vice-president alone has any knowl-edge of the secret ,but both of themcanjointly determine thesecret .Cryptography provides the answer to this question inthe formof secret sharing[1 ,2],where secret messages are dis-tributed amo…     

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;     

一种新型的量子秘密共享方案

在实际应用中,秘密共享网络的发展一般会有成员扩展的需求。但是,现有的量子秘密共享方案在设计时很少考虑网络的可扩展性。利用相对简单经济的量子资源,设计了一种可扩展的量子秘密共享方案。它在成员扩展阶段无需代理协助,因而有助于避免秘密共享的内部欺骗。最后从三个方面讨论了本方案的安全性。     

中心对称量子态的量子失协

讨论了一类中心对称密度矩阵的量子失协,即满足在局域Hadamard门之下变换为X态的中心对称密度矩阵:HHρcHH=ρx,这里为Hadamard门变换。进一步得到了任意两量子比特中心对称态的量子失协的解析公式。并讨论了中心对称态的量子失协在几种重要物理系统中的计算和应用。     

可实现全部超星量子存取结构的量子秘密共享方案

为了实现更多的量子存取结构,通过对超星量子存取结构上部分授权子集分发非目标秘密量子态,提出了一种新型的量子秘密共享方案。与其他同类方案相比,该方案理论上可实现全部的超星量子存取结构,方案中各成员都获得量子备份,具备无条件安全性。     

一种类型的三量子比特纠缠态远程制备

提出一种类型三量子比特GHZ态远程制备(RSP)实现方案,利用两量子比特的最大纠缠态(即Bell态)作为量子信道,制备成功几率和经典信息消耗都被一一计算出来.就一般情况来说,根据Alice的测量结果,Bob以1/4的几率能够成功实现GHZ态的远程制备.但是,对于三类特殊态,经额外消耗经典信息后其成功几率能够大大提高至1.0.即此方案是决定性的.     

光场压缩态与纠缠态的增强及量子信息网络

光场压缩态和纠缠态是进行量子精密测量和量子信息研究的重要资源.文章简要介绍光场压缩态和纠缠态的增强及其在量子密钥分发、连续变量多组分纠缠态光场的制备、量子通信网络和量子计算中的应用.