利用N粒子纠缠态的量子秘密共享

为了高效实现多方之间的量子秘密共享,引入了一种纠缠度较高的N粒子纠缠态,并提出了利用该N粒子纠缠态在一方与(N-1)方之间形成共享秘密位串的方案.该方案在建立秘密位串的过程中,Alice对发送的粒子随机选择么正操作I和σx,并选择一部分粒子用于检测信道的安全;之后Alice根据(N-1)方选择的操作又选择了一部分粒子用于对参与者诚实度检测及信道安全检测.通过多次对窃听者的检测,很好地保证了信道的安全性及产生的秘密位串的可用性.最终在Alice及另外(N-1)方之间可形成n[1-(N-1)/2N-1]/6个共享秘密位.     

基于(2m+1)粒子纠缠态的任意m粒子态量子可控离物传态(英文)

提出了一个基于高维2m+1粒子纠缠态的任意m粒子态量子可控离物传态方案,发送方Alice对需传送的未知态量子系统和手中的纠缠粒子执行m个广义Bell基测量,控制方执行广义X基测量,依据预先共享量子纠缠态非定域相关性,接收方对手中的粒子执行相应的幺正操作就可以重建原来未知量子态.与其他方案相比,方案减少了任意高维多粒子态可控离物传送所需传送粒子数.我们进一步讨论了基于纯纠缠信道的概率量子可控离物传态方案,通过与发送方和控制方合作,接收方只需对手中的纠缠粒子和引入的附加粒子执行联合幺正演化和投影测量,就可以在他的粒子上概率的重建原来的未知量子态,最后,方案计算讨论了基于纯纠缠态量子可控离物传态成功概率与信道纠缠度之间的关系.     

基于高维两粒子纠缠态的超密编码方案

基于通信双方预先共享d维二粒子最大纠缠态非定域相关性,信息发送方Bob只需要向信息接收者Alice传送一个粒子,就可以传送logd22比特经典信息,为保护信息的安全,方案采用诱骗光子技术,安全性等价于改进后的原始量子密钥分配方案（Bennett-Brassard 1984,BB84）.本文讨论了基于高维纯纠缠态超密编码方案.即通过引入一个附加量子比特,信息接收方对手中的纠缠粒子和附加粒子在执行相应的幺正演化,可以获取dαk2logd2+logd2（αk=minαj,j∈0,L,d－1）比特经典信息.通信双方采用诱骗光子技术确保量子信道的安全建立.与其他方案相比,该方案具有通信效率较高、实用性较强的优点.     

基于四粒子GHZ态的可控量子双向隐形传态及安全性

提出一个基于四粒子GHZ纠缠态实现未知单粒子态的可控量子双向传态方案.通信双方Alice和Bob以及控制方事先密享两对四粒子GHZ纠缠态以构建量子信道,根据纠缠粒子的不同分发方式,以及测量时所选择的不同测量基,可以分别实现三方和四方参与的可控量子双向传态.通信开始后,Alice和Bob分别对自己拥有的部分粒子作量子投影测量,若控制方同意双方通信,则对自己拥有的粒子作测量并通过经典信道公布测量结果.通信双方根据控制方公布的测量结果对各自的某个粒子作相应的幺正变换,即可在己方的粒子上重建对方待传的量子态.由于第三方Charlie以及第四方Dennis的加入,整个双向传态的安全性大为提高.     

噪声情况下的量子网络直接通信

提出和研究了噪声情况下的量子网络直接通信. 通信过程中所有量子节点共享多粒子Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)量子纠缠态; 发送节点将手中共享的GHZ态的粒子作为控制比特、传输秘密信息的粒子作为目标比特, 应用控制非门(CNOT)操作; 每个接收节点将手中共享GHZ 态的粒子作为控制比特、接收到的秘密信息粒子作为目标比特, 再次应用CNOT门操作从而获得含误码的秘密信息. 每个接收节点从秘密信息中提取部分作为检测比特串, 并将剩余的秘密信息应用奇偶校验矩阵纠正其中存在的比特翻转错误, 所有接收节点获得纠正后的秘密信息. 对协议安全、吞吐效率、通信效率等进行了分析和讨论.     

双向隐形传态方案及安全性分析

提出了一种用Bell纠缠态作为量子信道,实现双向隐形传态的方案.通信双方Alice、Bob事先共享二对Bell纠缠态,通信开始后,Alice、Bob分别对自己拥有的部分粒子作Bell基联合测量,并将测量结果通过经典信道告诉对方.Alice、Bob根据对方提供的测量结果,做相应的幺正变换,即在己方的粒子上,再现对方要传的量子态信息,从而实现双向传态的目的.为了提高量子双向隐形传态的安全性,加入第三方控制,分析表明,通过增加控制方的粒子数可以增加系统的安全性,但增加到一定数量后,将无助于量子信道安全性的提高.     

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。     

基于六粒子最大纠缠态的双向控制隐形传态方案(英文)EI北大核心CSCD

提出了一个利用六粒子最大纠缠态作为纠缠资源的双向量子控制隐形传态方案.该理论方案中,六粒子最大纠缠态作为量子通道来连系着合法的三方——通信双方和控制方,通信双方既是发送方同时也是接收方.传输过程中,Alice传输一个任意单粒子态a给Bob的同时Bob也传输一个任意的单粒子态b给Alice;由控制方Charlie来控制和协助通信双方完成最终的量子态的交换;Bob先对自己手中的粒子作一个幺正操作,用户双方再各自对自己手中的粒子执行Bell基测量,测量完成后通过经典信道将自己的测量结果公开宣布,用户双方根据对方所公布的测量结果做相应的幺正操作,从而成功地实现双向量子控制隐形传态.     

基于GHZ纠缠态实现纯EPR对的双向量子隐形传态

提出了一种基于Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)纠缠态进行纯EPR对双向隐形传态的方案.通过使用纠缠交换技术,通信双方Alice和Bob共享两对三粒子GHZ纠缠态来构建量子信道.方案中通过使用受控非门操作,单量子位测量以及适当的幺正操作,通信双方可以同时发送一个纯EPR对给对方.故相比仅可以传送单一量子态的方案更经济.     

二粒子纠缠态(EPR对)的量子隐形传送

采用三粒子最大纠缠态作辅助量子信道,定义出能被Alice作联合测量的四个特殊的"GHZ"态,Bob实施简单操作,两粒子纠缠态(EPR对)的量子隐形传递顺利达成.     

控制的量子隐形传态和控制的量子安全直接通信

我们提出了一个控制的量子隐形传态方案。在这方案中，发送方Alice 在监督者Charlie的控制下以他们分享的三粒子纠缠态作为量子通道将二能级粒子未知态的量子信息忠实的传给了遥远的接受方Bob。我们还提出了借助此传态的控制的量子安全直接通信方案。在保证量子通道安全的情况下， Alice直接将秘密信息编码在粒子态序列上，并在Charlie控制下用此传态方法传给Bob。Bob可通过测量他的量子位读出编码信息。由于没有带秘密信息的量子位在Alice 和Bob之间传送，只要量子通道安全， 这种通信不会泄露给窃听者任何信息， 是绝对安全的。这个方案的的特征是双方通信需得到第三方的许可。     

Information Leakage in Quantum Secret Sharing of Multi-Bits by an Entangled Six-Qubit State

In a recent paper Long et al. (J. Phys. A: Math. Theor. 45: 195303, 2012), a quantum secret sharing protocol was presented, in which the genuinely maximally entangled six-qubit states were used. According to the protocol, Alice could share three bits among three agents, which showed that it was more efficient than previous protocols. Here, we analyze it and point out that the information about the transmitted secret will be partly leaked out unknowingly. Through the classical public channel, 2/3 of Alice’s secret messages is leaked out to Bob₁ and Bob₂, and 1/3 secret messages is leaked out to Bob₃, respectively. This phenomenon should be strictly forbidden in a quantum secret sharing protocol.     

可控量子秘密共享协议窃听检测虚警概率分析

对孙莹等提出的利用Greenberger-Horne-Zeilinger态实现的可控量子秘密共享协议Alice-Bob信道和Alice-Charlie信道窃听检测的虚警概率进行分析,指出该协议窃听检测虚警概率不为0的原因在于窃听检测测量基选择的随机性.然后,提出一种改进的利用Greenberger-HorneZeilinger态实现的可控量子秘密共享协议,以确定性的方式选择窃听检测的测量基.理论分析表明,改进的利用Greenberger-Horne-Zeilinger态实现的可控量子秘密共享协议不仅能够以原协议2倍的概率发现任何一个内部不可信方,从而具有更高的安全性,而且窃听检测虚警概率达到0.     

Efficient multi-party quantum state sharing of an arbitrary two-qubit state

We present an efficient scheme for sharing an arbitrary two-qubit quantum state with n agents. In this scheme, the sender Alice first prepares an n + 2-particle GHZ state and introduces a Controlled-Not (CNOT) gate operation. Then, she utilizes the n + 2-particle entangled state as the quantum resource. After setting up the quantum channel, she performs one Bell-state measurement and another single-particle measurement, rather than two Bell-state measurements. In addition, except that the designated recover of the quantum secret just keeps two particles, almost all agents only hold one particle in their hands respectively, and thus they only need to perform a single-particle measurement on the respective particle with the basis X. Compared with other schemes based on entanglement swapping, our scheme needs less qubits as the quantum resources and exchanges less classical information, and thus obtains higher communication efficiency.     

Sender-controlled measurement-device-independent multiparty quantum communication

Multiparty quantum communication is an important branch of quantum networks. It enables private information transmission with information-theoretic security among legitimate parties. We propose a sender-controlled measurement-device-independent multiparty quantum communication protocol. The sender Alice divides a private message into several parts and delivers them to different receivers for secret sharing with imperfect measurement devices and untrusted ancillary nodes. Furthermore, Alice acts as an active controller and checks the security of quantum channels and the reliability of each receiver before she encodes her private message for secret sharing, which makes the protocol convenient for multiparity quantum communication.     

Quantum secure direct communication by entangled qutrits and entanglement swapping

A protocol for quantum secure direct communication by using entangled qutrits and swapping quantum entanglement is proposed. In this protocol, a set of ordered two-qutrit entangled states is used as quantum information channels for sending secret messages directly. During the process of transmission of particles, the transmitted particles do not carry any secret messages and are transmitted only one time. The protocol has higher source capacity than protocols using usual two-dimensional Bell-basis states as quantum channel. The security is ensured by the unitary operations randomly performed on all checking groups before the particle sequence is transmitted and the application of entanglement swapping.     

Generalized quantum state sharing of the arbitrary two particles state

This paper has proposed a generalized quantum state sharing protocol of an arbitrary two-particle state using non-maximally GHZ states and generalized Bell state measurement.The sender Alice performs two-particle generalized Bell state measurements on her two particles in the state sharing process and the controller takes measurements on his particles and transfers the quantum information to the receiver with entanglement swapping by the cooperation of the other agents.It is found that the use of nonmaximally entangled state in quantum state sharing has enabled the secure sharing of the quantum state.     

Quantum state sharing using linear optical elements

Motivated by protocols [G. Gordon, G. Rigolin, Phys. Rev. A 73 (2006) 062316] and [N.B. An, G. Mahler, Phys. Lett. A 365 (2007) 70], we propose a linear optical protocol for quantum state sharing of polarization entangled state in terms optical elements. Our protocol can realize a near-complete quantum state sharing of polarization entangled state with arbitrary coefficients, and it is possible to achieve unity fidelity transfer of the state if the parties collaborate. This protocol can also be generalized to the multi-party system.     

三能级单量子态控制双向量子隐形传态

采用张量表示和广义三维贝尔基测量的方法,提出了实现三能级单量子态控制双向量子隐形传态的协议.协议中,控制者Carol的量子态为任意广义三维贝尔基.选择六粒子纠缠态作为量子通道,并给出了判断任意六粒子纠缠态能否作为量子通道的必要条件.基于该条件,借助SO(3)群元素的幺正性,选择其任意两个元素作为幺正矩阵,给出了构建量子通道的一般方法.列举了两个具体构建量子通道的例子,其中Alice、Bob、Carol共同作用,进行相应的广义三维贝尔基测量和对应的幺正变换,最终实现了Alice和Bob之间量子态的交换,从而验证了所提协议的可行性.