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.     

未知EPR态及其正交态的概率复制

纠缠态在量子计算和量子信息中起着十分重要的作用。利用部分纠缠态作为资源提出了一种方案,根据该方案,能够以某些概率成功地复制出未知的EPR(Einstein Podolsky Rosen)态和它的正交态,使得通信双方都能够获得要传送的EPR态。方案的第一步是采用部分纠缠态作为量子信道去实现EPR态的隐形传态。根据量子不可克隆定理,输入态在发送方受到破坏。方案的第二步通过引入一个辅助量子位,发送者Alice在态的配制者Victor的帮助下,将以联合概率成功地获得未知EPR态和它的正交态。从而实现了量子态的重建。     

二粒子纠缠态受控传递的最佳量子通道

本文研究了如何在二粒子纠缠态的量子受控传递中选择最佳量子通道的问题。分别利用四粒子GHZ态和四粒子特殊"反关联GHZ态"作为量子通道,本文提出了二粒子反关联纠缠态的量子受控传递的两个方案。通过对比两个方案下接受者最后采取的幺正操作的具体矩阵形式,分析了待传量子纠缠态与量子通道的关系,指出了四粒子GHZ态和四粒子特殊"反关联GHZ态"分别是二粒子正关联和反关联纠缠态各自隐形传递应该选择的最佳的量子通道。     

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.     

利用单个三粒子最大GHZ态或两个EPR态隐形传送任意三粒子GHZ态

提出利用单个三粒子最大Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)态或两个Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)态作为量子信道确定性隐形传送任意三粒子GHZ态的两个方案，并将方案推广至隐形传送任意n(n≥4)粒子GHZ态的情况.讨论了量子信道受噪声影响时隐形传态的保真度.研究发现，当作为量子信道的单个三粒子最大GHZ态受到噪声影响时，隐形传态的保真度仅与量子信道的纠缠度有关，而当作为量子信道的两个EPR态受到噪声影响时，隐形传态的保真度不仅与量子信道的纠缠度有关，还与待传送态的纠缠度有关.所提出的方案具有节省量子信道纠缠资源的特点. 关键词： 隐形传态 三粒子Greenberger-Horne-Zeilinger态 量子逻辑门 保真度     

利用非局域控制非门操作纯化三粒子纠缠态

提出了两套三粒子纠缠态的纯化方案.第一个方案选择部分纠缠GHZ态作为量子通道,利用具有一个控制位和一个靶位的非局域控制非门操作和采用集体么正操作及适当地制备三粒子A,B和C的初始态,可以以最佳几率2|β|2获得最大三粒子纠缠态.第二个方案选择EPR对作为量子通道,通过利用具有一个控制位和两个靶位的非局域控制非门操作和采用集体么正操作及适当地制备三粒子A,B和C的初始态,可以以与第一个方案相同的几率获得最大三粒子纠缠态.两个方案都可以推广到N粒子纠缠态的纯化.     

基于GHZ态的量子网络身份认证方案

利用量子力学中纠缠态的非定域关联性,提出了一种基于GHZ态的星型量子通信网络方案,该方案能有效地对用户身份进行认证,提高信息传输的安全性,实现任意站点间的量子通信.     

基于腔QED的多用户间的多原子量子信道的建立

提出基于腔QED技术的多用户间的多原子W态和GHZ态量子信道的建立方案.在量子网络的空闲时段,各个用户和量子交换机共享EPR对.量子交换机通过原子和腔场的相互作用将两个EPR对制备成W态,再与另一个EPR对进行纠缠交换,经过直接测量后为用户建立三原子W态量子信道;同时讨论了四用户间的W态量子信道的建立方案.量子交换机对三个EPR对进行纠缠交换,将三个原子同时与腔场作用,经过直接测量后为用户建立三原子GHZ态量子信道;并将此方法推广到N个用户间的GHZ态量子信道的建立. 关键词： 腔QED 量子信道 量子交换机 纠缠交换     

单光子纠缠态的纠缠转移和量子隐形传态

使用光学分束器和单光子源，利用单光子态和真空态制备出了纠缠单光子态.利用光学分束器作用和单光子探测，实现了三个通讯伙伴之间的纠缠转移.提出了一个关于纠缠单光子态的量子隐形传态方案.在这个方案中，被传送的是一个未知的单光子纠缠态.通讯双方使用的量子信道是两个单光子纠缠态.通过使用分束器作用和对输出态进行光子测量以及在经典信息的帮助下，纠缠转移和量子隐形传态的过程被完成.     

基于GHZ态的身份认证与密钥分配方案

在量子密钥分配协议中存在这样一个基本假设,即攻击者不能同时获得量子信道和经典信道上的信息;为解决这一假设性难题,对量子的纠缠特性进行了研究,提出一种基于GHZ三重态的身份认证与密钥分配方案,该方案在建立一次量子信道后利用GHZ三粒子的关联性实现通信双方与仲裁第三方三者之间的身份认证,然后利用远程传态实现通信密钥分配以及新认证密钥的分配,确保通信方身份不可伪造与通信信息安全,最后结合常见的攻击方式论证了该方案的安全性。     

Remote preparation of a Greenberger--Horne--Zeilinger state via a two-particle entangled state

We present two schemes for realizing the remote preparation of a Greenberger--Horne--Zeilinger (GHZ) state. The first scheme is to remotely prepare a general N-particle GHZ state with two steps. One is to prepare a qubit state by using finite classical bits from sender to receiver via a two-particle entangled state, and the other is that the receiver introduces N - 1 additional particles and performs N - 1 controlled-not (C-Not) operations. The second scheme is to remotely prepare an N-atom GHZ state via a two-atom entangled state in cavity quantum electrodynamics (QED). The two schemes require only a two-particle entangled state used as a quantum channel, so we reduce the requirement for entanglement.     

基于三粒子GHZ态的双向量子可控隐形传态

提出基于三粒子GHZ态的双向量子可控隐形传态方案.方案中,使用两个三粒子GHZ态作为量子通道.而根据在量子通道中发送者,接收者和控制者所拥有的粒子的不同以及所采用的测量基的不同,设计出了三方参与的双向可控量子隐形传态方案和四方参与的双向可控量子隐形传态方案.在方案中,Alice和Bob对所拥有的粒子做合适的投影测量,并将其测量结果通知对方和控制者.若控制者同意此次传态,则会对自己所拥有的粒子做投影测量,并将结果告知接收者.接收者根据发送者和控制者的测量信息,做出相对应的幺正操作来重建发送者的量子态.同时三方参与和四方参与的量子可控隐形传态方案提高了通信的安全性.     

用三粒子纠缠态作量子信道远程操纵单比特旋转

提出用三粒子纠缠态作量子信道远程操纵单比特旋转的理论方案。首先，我们利用最大纠缠的GHZ态的性质远程操纵单比特旋转，其保真度和成功几率均为1。 我们还提出了两个用部分纠缠的GHZ态作量子信道实现保真度为1的远程操纵单比特旋转的方案。这些方案的特点是，两地之间还存在一第三者，他作为监控方参与量子远程操纵过程，特别地，当量子信道为部分纠缠态时，他能矫正被非理想量子信道致畸的量子态。除了GHZ型态外，我们还证明了W型态亦可用作量子信道远程操纵单比特旋转，但后者的成功几率总是小于前者。     

Probabilistic Controlled Teleportation of a Triplet W State with Combined Channel of Non-Maximally Entangled Einstein-Podolsky-Rosen and Greenberger-Horne-Zeilinger States

A scheme for probabilistic controlled teleportation of a triplet W state using combined non-maximally entangled channel of two Einstein-Podolsky-Rosen （EPR） states and one Creenberger-Horne-Zeilinger （CHZ） state is proposed. In this scheme, an （m ＋ 2）-qubit CHZ state serves not only as the control parameter but also as the quantum channel. The m control qubits are shared by m supervisors. With the aid of local operations and individual measurements, including Bell-state measurement, Von Neumann measurement, and mutual classical communication etc., Bob can faithfully reconstruct the original state by performing relevant unitary transformations. The total probability of successful teleportation is only dependent on channel coefficients of EPR states and GHZ, independent of the number of supervisor m. This protocol can also be extended to probabilistic controlled teleportation of an arbitrary N-qubit state using combined non-maximally entangled channel of N- 1 EPR states and one （m ＋ 2）-qubit GHZ.     

一种低经典通信消耗的量子远程态制备方案

设计了一组新的量子远程态制备步骤,在发送方对手中的粒子完成测量后,接收方采用该步骤可以有效降低远程态制备的经典通信消耗-给出一种利用部分纠缠的三粒子Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态和部分纠缠的二粒子态作信道,远程制备一个三粒子GHZ态的方案,以此方案为例具体说明上述方法的运用步骤并给出了该方法的适用范围-结果表明,运用该方法后只需消耗1bit经典信息即可远程制备一个三粒子GHZ态- 关键词： 远程态制备 经典通信消耗 三粒子Greenberger-Horne-Zeilinger态 量子信道     

Controlled Implementation of Non-local CNOT Operation Using Three-Qubit Entanglement

We investigate the controlled implementation of a non-local CNOT operation using a three-qubit entangled state. Firstly, we show how the non-local CNOT operation can be implemented with unit fidelity and unit probability by using a maximally entangled GHZ state as controlled quantum channel. Then, we put forward two schemes for conclusively implementing the non-local operation with unit fidelity by employing a partially entangled pure GHZ state as quantum channel. The feature of these schemes is that a third side is included, who may participate the process of quantum non-local implementation as a supervisor. Furthermore, when the quantum channel is partially entangled, the third one can rectify the state distorted by imperfect quantum channel. In addition to the GHZ class state, the W class state can also be used to implement the same non-local operation probabilistically. The probability of successful implementation using the W class state is always less than that using the GHZ class state.     

Bidirectional Quantum Controlled Teleportation of Three-Qubit State by Using GHZ States

In this paper, we present a scheme of bidirectional quantum controlled teleportation of three-qubit state by using GHZ states. Alice transmits an unknown three-qubit entangled state to Bob, and Bob transmit an unknown three-qubit entangled state to Alice via the control of the supervisor Charlie. In order to facilitate the implementation in the experimental environment, the preparation method of quantum channel is given. This scheme is based on that three-qubit entangled state are transformed into two-qubit entangled state and single qubit superposition state by using Toffoli Gate and Controlled-NOT operation, receivers can by introducing the appropriate unitary transformation and auxiliary particles to reconstruct the initial state. Finally, this paper is implemented a scheme of bidirectional quantum controlled teleportation of more than two qubits via the control of the supervisor Charlie.