基于Bell态纠缠交换的量子私密比较方案

提出了一种新的量子私密比较方案,该方案以Bell态为量子资源,在不泄露用户私密信息的前提下,利用Bell测量和纠缠变换实现对用户的信息相等与否的比对。第三方（TP）准备Bell态和诱饵单光子,在传送粒子过程中,TP插入诱饵单光子,通过经典信道的讨论保证了方案的安全性。用户双方不需要做任何幺正变换,只需执行Bell测量,随后将自己的私密信息加密后发送给第三方。第三方通过简单的计算就可以实现两比特经典信息的比对。整个过程中所涉及到的三方都无法得知他人的私密信息,只能得到比对结果。最后,由TP宣布比较结果。此外,我们也验证了方案的正确性。     

量子信息中的腔QED方案简介

在量子信息领域，腔量子电动力学(Cavity—QED)方案被认为是最有效的量子信息方案之一。随着技术的发展，越来越多的量子信息处理过程可通过腔-QED方案在实验上实现，例如，纠缠态的制备和量子逻辑门的实现。这里，我们将腔-QED的发展作一综述。腔-QED方案的核心就是腔场和原子的相互作用。根据原子的跃频率和场模频率的关系，我们可以将上述相互作用分为两大类：共振相互作用(原子的跃迁频率等于场模频率)和失谐相互作用(原子的跃迁频率与场模频率的失谐量很大)。从这两不同的方案出发，我们都可以实现；纠缠态的制备、未知量子态的隐形传输和量子逻辑门的构建。但是在共振相互作用中，量子信息处理过程对腔的Q值要求很高，这就使得实验实现很困难。而大失谐相互作用对腔的Q值要求大大降低，使得实验实现成为可能。通过比较，我们认为，大失谐方案为量子信息处理开辟了广阔的前景，使量子网络和量子计算机在不久的将来成为可能。     

概率隐形传送原子态的腔QED方案

提出一个能够在实验上可以实现的未知原子态隐形传态的方案。该方案利用一个高Q值的光学谐振腔作为辅助系统，利用单个二能级原子和单模光场的相互作用实现未知原子态的隐形传态，方案中我们只需调节原子和腔场的相互作用时间．隐形传态的成功概率等于作为量子通道的叠加态的较小系数的模方的两倍。     

一种新的基于纠缠交换的量子秘密共享协议

分析了基于纠缠交换的量子秘密共享(QSS)协议的不安全性,提出了一种新的基于纠缠交换的QSS协议.所有的纠缠态都由发送方制备,并且随机改变发送给同一个代理两个粒子的相对顺序.接收方收到粒子后,如果是检测模式,发送方公布两个粒子的相对顺序,双方进行窃听检测;如果是信息模式,两个接收方分别对各自收到的两个粒子进行联合测量,...     

利用纠缠交换实现多原子纠缠态纯化

提出利用纠缠交换的方法来实现两原子和三原子部分纠缠态的纯化,并将该方法推广到多原子部分纠缠态的情况.结果,对于不同原子数的部分纠缠态,却得到了相同的从部分纠缠提取为最大纠缠态的概率2|b|2,此概率为原子纠缠态中四个系数的模方最小者的两倍.     

利用Bell态实现量子隐形传态

量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义，而且可以用量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。文章从信息论的角度描述了量子比特、量子纠缠态，如何利用量子线路实现Bell态，提出了一种利用Bell态实现隐形传态的简单结构的量子线路，证明该量子线路是可行的，为进一步研究量子密码通信奠定了基础。     

基于d维Bell纠缠态的量子安全直接通信方案

为提高昌燕等提出的量子安全直接通信的通信效率和安全性,设计了基于d维Bell纠缠态的量子安全直接通信方案.通信前发送方(Alice)对d维Bell态粒子进行幺正变换来编码秘密信息,将变换后的d维Bell态粒子二序列发送给接收方(Bob),利用通信双方各自的POVM测量结果和Bell态粒子的纠缠特性,结合部分经典信息实现秘密消息的传输.采用熵理论、概率论分析协议的安全性,结果表明提出方案是安全的,且比昌燕等提出方案的传输效率高,窃听探测率也提高了11％.     

纠缠交换的量子回路实现

自从量子纠缠态及隐性传态理论提出以来,量子纠缠技术和隐性传态技术得到了迅速发展.量子隐性传态在技术上保证了量子通信的绝对安全,量子隐性传态是基于量子纠缠交换提出的.文章阐述了量子隐形传态及量子纠缠交换的基本理论,给出了一种基于Bell态实现量子纠缠交换的量子回路,该回路结构简单,易于实现.     

基于任意BELL态的量子密钥分配

为了提高量子密钥分配的安全性和效率,利用量子纠缠交换的规律,提出了基于纠缠交换的量子密钥分配协议。通信双方通过简单的BELL测量建立起共享密钥,窃听者不可能窃取密钥而不被发现。该协议与其它分配协议的不同在于,可以实现对任意两个BELL态进行BELL测量达到量子密钥分配的目的。协议的实现只需要EPR粒子对,而不需要制备多粒子纠缠态。分析结果表明,此协议只用到两粒子的纠缠态,不需要进行幺正操作,它不仅能够保证密钥分配的安全性,而且简单高效。     

基于GHZ态纠缠交换的量子确定性密钥分发方案

为了提高确定性密钥分发效率,提出了基于GHZ态纠缠交换的量子确定性密钥分发(Quantum deterministic key distribution,QDKD)方案,方案充分利用量子力学纠缠交换的原理,通信双方通过共享一对GHZ粒子态,在纠缠、测量操作后接收者Bob可根据发送者Alice发送的经典信息推断出确定密钥,该协议与其他基于GHZ纠缠态的QDKD方案不同之处在于,使用的两个GHZ粒子态制备操作且粒子分发操作由Bob完成,安全分析表明窃听者的窃听行为会被及时发现。所提出的方案是高效的,除去用于窃听检测的粒子,所剩的粒子全部用于信息传输,能够达到60%的密钥分发效率,且方案可操作性强.     

腔QED中cluste相干态的产生

提出一个在腔QED中产生cluster-type的纠缠相干态的方案。基于三能级Λ型原子和双模腔场之间的大失谐相互作用下,原子的自发辐射可以被忽略。此外,腔场的初态是真空态。在这个方案中,对原子进行测量后,能够产生腔场的cluster型的纠缠相干态,并讨论了实验的可行性。     

腔QED中cluster相干态的产生

提出一个在腔QED中产生cluster-型纠缠相干态的方案.基于三能级A型原子和双模腔场之间的大失谐相互作用,原子的自发辐射可以忽略.此外,腔场的初态是真空态.在这个方案中,对原子进行测量后,能够产生腔场cluster-型纠缠相干态,并讨论了实验的可行性.     

用腔场QED技术隐形传送未知原子态

提出一种方案用于隐形传送未知原子态,方案基于两个耦合双能级原子与一个单模腔场的非共振相互作用。方案要求腔场处于相干态,这使得方案容易实现。原子与相干腔场相互作用以后,腔场仍然处于相干态,通过探测原子的状态,即可将一个未知原子态隐形传送。方案也可以用于隐形传送未知原子纠缠态。     

Fock态腔场与Bell态原子相互作用的动力学特性

采用时间演化算符和数值计算方法，研究了Fock态腔场与两个完全相同的二能级Bell态原子在偶极共振作用下的原子布居和偶极压缩的时间演化特性，并以此来甄别部分Bell态。     

实现量子SWAP门的腔QED方案

提出一个基于两个三能级原子和单膜腔场大失谐相互作用来实现两比特量子SWAP门的腔QED方案.在这个方案里,两个全同三能级原子同时与单膜真空腔场发生大失谐相互作用,并辅助了经典场对原子施行单比特操作.此外,在整个作用过程中,腔场态一直处于虚激发,原子和腔场之间没有信息交换,因此对腔的品质要求大大降低.在目前的腔QED技术条件下,该方案是可以实现的.