无需直接Bell态测量的n-量子比特未知量子信息远程传输

量子信息传输过程需要实验上难以实现的直接Bell态测量,基于腔QED理论,让二能级原子与一个受强经典场驱动的大失谐腔场相互作用,可用单原子投影测量替代直接Bell态测量,以实现n-量子比特量子信息传输。引入十进制数来表示量子比特的量子态,给出了信息发送者的测量结果与信息接收者的幺正操作之间简单明了的一一对应关系,使复杂的多体问题简单化。     

一个基于Bell态的高效量子秘密共享协议

利用量子安全直接通信(QSDC)的思想,提出1个新的基于Bell态的高效量子秘密共享（QSS）方案. 该方案利用量子相干性和1个随机比特串,Alice直接让Bob和Charlie共享其秘密消息,而不是首先与Bob和Charlie建立共享的联合密钥,再用联合密钥传输消息. 1个Bell态可用于共享2?bit的经典信息. 研究表明该方案是安全的.     

应用腔QED制备多比特纠缠态

提出一个应用圆极化双模腔制备多比特纠缠态的方案.该方案基于1个原子和多个腔以及多个原子和1个腔的共振相互作用,制备过程简单,相互作用时间短,并能有效地抑制退相干,具有实验可行性.     

基于十量子比特团簇态的多量子双向链式受控量子隐形传态

为了在多参与者之间实现链式量子通信,采用十量子比特团簇态作为量子信道(quantum channel, QC),提出一种在4方之间进行多量子比特初始态的双向链式受控量子隐形传态(bidirectional-chain controlled quantum teleportation, BCCQT)协议.在通信参与者Alice、Bob、Charlie和通信控制者David之间进行量子通信,并且在量子通信过程中的安全性由控制者的权限和QC的纠缠特性予以保证的情况下,经过多量子比特初始态的复单转换、顺序通信、逆序通信、单重塑和复重塑等一系列复杂的过程和方法来重塑多量子比特初始态,实现了链式量子通信.结果证明该协议是可行的,同时,在此基础上对n+1方量子隐形传态和QC之间的关系提出了猜想.     

基于Bell态的两方互认证量子密钥协商协议

针对已有互认证量子密钥协商协议需要可信或者半可信第三方参与造成的步骤繁琐且通信量大的问题,基于Bell态和其纠缠交换性质提出了一个新的两方量子密钥协商协议。该密钥协商协议无需可信或者半可信第三方的参与,就能实现参与者之间的身份互认证和公平的密钥协商,因此降低了协议的通信复杂度。安全性分析表明,该互认证的密钥协商协议能保证身份认证过程可以抵抗假冒攻击,密钥协商过程能抵抗外部攻击和参与者攻击。另外,与已有互认证量子密钥协商协议相比,该协议的量子比特效率较高,且其量子态制备和测量用现有技术更易实现。     

任意未知三维二粒子态的短距离量子隐形传态

为克服长距离量子隐形传态方案中局域操作受限,且易受环境干扰影响通信质量的缺陷,利用1个三维Bell态和1个处于基态的辅助粒子作为量子信道,提出一个任意未知三维二粒子态的短距离量子隐形传态新方案．在该方案中,发送方和接收方除共享三维Bell态外,还必须预先共享1个辅助粒子．发送者对辅助粒子执行量子门运算后,需对其Bell粒子和未知量子系统进行联合测量,并向接收者发送该测量的经典信息．结果表明,接收者以100%的概率将自己拥有的Bell粒子与辅助粒子的量子态转换成被发送者摧毁的未知量子态的精确复制品．本方案传输距离短、承载信息量大、耗费纠缠资源少,在诸如芯片的固态器件上的量子隐形传态有很好的应用前景．     

量子比特的密度矩阵表示

介绍了量子比特、密度矩阵和Bloch向量的概念,然后借助外积这一数学工具给出了单量子比特和混合态量子比特的密度矩阵表示及其相关性质,以矩阵及算子理论为基础,对纯态、混合态、缠绕态及叠加态的密度矩阵表示进行了分析,所得结果有助于加深理解量子理论。     

可扩展的囚禁离子系统多量子比特W态的制备方案

提出了一个囚禁离子系统多量子比特W态的制备方案,当囚禁离子系统所有离子的内态处于基态、集体振动模处于单声子态时,利用囚禁离子系统与激光场之间的相互作用即可制备多比特的W态.本方案只需要单束激光作用于囚禁离子系统,而不需要对单个离子进行操纵,制备W态的时间随离子数的增加而减少,具有简单易行且可扩展的优点.     

基于Bell态的任意两粒子态对称双向远程制备

提出了一种利用4个Bell纠缠态量子信道双向对称远程制备任意两粒子态方案。初态为实系数情况下,Alice和Bob分别利用与量子信道相匹配的正交测量基对粒子(1,3)位和(6,8)位投影测量;初态为复系数情况下,Alice和Bob分别引入辅助粒子(A_1,A_2)和(B_1,B_2),利用实数测量基对各自的粒子(1,3)和(6,8)进行投影测量后,分别使用与信道和实数测量基相匹配的复数测量基对粒子(A_1,A_2)和(B_1,B_2)进行投影测量。接收方收到对方的测量结果后,对每一种测量结果进行与测量基相对应的幺正变换操作,完成任意两粒子态对称双向远程制备。经过计算和验证,本方案制备成功的概率为100%,系统的信息传送效率为20%。     

四粒子团簇态的量子信息分离

提出一个应用两个非最大纠缠态作为量子通道分离未知四粒子团簇态的方案.方案中,发送者制备初始态和作为量子通道的纠缠态,并将部分粒子分别发送给接收者和控制者;发送者与控制者分别对粒子作Bell基联合测量,并利用经典通道将测量结果告知接收者;根据测量结果,接收者在其粒子上执行相应的操作,从而完成量子信息分离.     

基于光纤连接的腔系统实现两比特离散量子傅立叶变换

提出了在外加经典场驱动的情况下,利用光纤连接的2个腔系统执行两比特离散量子傅立叶变换的方案.该方案通过发送2个原子交替通过一系列经典场和腔场来实现,而且该两比特方案可推广至N比特离散量子傅立叶变换.     

利用推广的Jaynes-Cummings模型存储最大纠缠态及纠缠提纯

提出了利用推广的Jaynes—Cummings（J-C）模型存储最大纠缠态，在此模型中原子与腔模和环境没有相互作用，因此可长时间存储原子纠缠态而不会发生退相干。此外，利用此模型可对处于非最大纠缠两原子态进行纠缠提纯。     

一种利用量子隐形传态的经典信息隐蔽传输协议

提出了一种利用量子隐性传态的经典信息传输协议,通过2bit经典信息和1对纠缠光子可隐蔽传输1bit经典信息．论文给出了协议的实现方案框图,并分析了该方案信息传输协议的性能．     

利用腔QED技术实现特殊三粒子W态的隐形传送

提出一个在腔QED中实现特殊三粒子W态的隐形传送方案.在方案中用3个二粒子纠缠态作为量子通道,通过原子与腔及经典场之间的相互作用以及适当的幺正变换,以成功几率1实现了特殊三粒子W态的传送.此外,本方案不需要联合贝尔测量,对腔衰减和热场也不敏感.     

量子信令传输损伤概率模型及修复策略

根据多级分层量子信令网络的信令交换需要,提出了基于纠缠交换、局部幺正变换和量子隐形传态的量子信令直接传输方法.分析了量子信令损伤的因素以及修复策略,提出了量子信令传输损伤的概率模型(P模型).所提出的概率模型体现了非理想经典信道和噪声背景对信令的影响,计算性复杂度低.分析结果表明:所提出的量子信令交换方法适合于多级量子信令网中信令传输的要求,对拦截-测量-转发、截获-替换、增加附属位等攻击具有很强的安全性.     

随机多元基量子安全直接通信

根据量子通信系统安全性要求较高的特点,提出了单光子的随机多元基的偏振校正方案,可以完成各个偏振角度误差的补偿。与利用强光的补偿方案相比,窃听者更难获得基的信息,因此保密性更好。在测量基校正的基础上,针对传统多态量子通信系统筛选后有效信息少的缺点,设计了随机多元基的量子安全直接通信协议。该协议与窃听者Eve的互信息量很低;结合校验序列和一次一密,在信道不安全的情况下,窃听者不能得到有效信息,具有安全性好、易于实现、通信距离远等优点。     

多用户量子密钥分配方案及协议设计

在纠缠态和纠缠交换的基础上,提出一种多用户量子密钥分发方案及协议．该方案只需n个量子信道就可实现n用户系统两两之间的密钥分发．量子交换中心通过纠缠交换建立量子信道,量子信道一旦建立,系统中任意两个用户即可进行量子密钥分发．还探讨了系统容量问题,结合话务量的概念,给出了量子Bell基测量单元数m与用户数n的关系式．量子交换中心完成纠缠交换后不再介入密钥分发,从而保证了通信的安全性．     

利用贝尔态的高效量子密钥分配协议

提出了一个建立在EPR关联之上的量子密钥分配协议,除了用作纠错部分之外,所有的量子位都对密钥生成有贡献,因此它是高效的,每个EPR对贡献密钥的两个位,所以本协议可以获得高容量,最后证明了该协议是安全的。     

二维量子态的相干值计算

利用单量子比特混合态的Bloch球表示法给出7种常见的相干度量(l₁范数相干度量、l₍-overp)范数相干度量((-overp)≥2)、 相对熵相干度量、 Tsallis - α相对熵相干度量、 Rényi - α相对熵相干度量、 α - 亲和度相干度量和斜信息相干度量)下二维量子态的相干值解析表达式及其取值范围.该研究结果可为研究单量子比特系统上的不同相干度量的序关系提供参考.