基于纯态的量子通信系统模型

量子通信与量子计算已经引起人们极大的关注.对于量子态如何用于信息处理的问题,提出了量子通信的两种基本模型:量子直接通信模型与量子隐形传态通信模型.在量子直接通信模型中,用模块化的方法将量子通信全过程分为量子信源编译码,量子信道编译码,量子信道与量子噪声模块,并详细阐述了各个模块的功能与用途.在量子隐形传态通信模型中,利用量子隐形传态特性,通过将待传粒子与纠缠对的联合测量模块化为量子调制部分,给出了基于隐形传态的量子通信一般模型.量子通信在安全性及效率方面具有经典通信无法比拟的优势.     

量子隐形传态的通用线路

EPR态作为最基本的量子纠缠态,在量子隐形传态中起着重要作用.研究适应任意类型EPR通道的单量子比特隐形传送通用线路,并推广到任意N比特量子隐形传送通用线路.首先设计出4种EPR态,分别作为量子通道的单比特量子隐形传态,通过分析EPR量子通道与量子操作门之间的关系,设计一种单比特通用线路;然后,设计两比特的标准量子隐形传态线路,并用Mathematica进行仿真验证线路的正确性,再把它推广到N比特量子隐形传送线路;最后,将单量子比特通用线路与N比特量子隐形传送线路进行融合,最终设计出任意N比特量子隐形传送通用线路.N粒子量子比特通用线路通过信息接受者进行带参数的幺正变换,其中,参数由制备出的EPR对类型确定,解决了因EPR制备中心出错导致的信息传送失败问题.     

GHZ态的多参数测量控制概率隐形传态

量子隐形传态大多都使用最大化纠缠态作为量子信道,但最大化纠缠资源只存在于理想情况下。研究了非最大化纠缠信道的量子隐形传态,基于非最大化纠缠GHZ态提出了一个新型的概率控制隐形传态方案。通过引入多参数通用测量,可以根据量子信道参数调整测量基参数,进而实现最佳的成功概率。加入了量子控制者,使方案具有更高的灵活性。该方案可以被扩展到接收者没有足够量子能力的半量子通信情况,进一步扩大了概率隐形传态的应用范围。     

以最大slice态为信道的受控量子远程控制

利用三量子最大slice态作为量子信道,提出了单量子酉算子的受控远程执行的两个协议.首先,利用双向量子隐形传态(BQST),给出了一个任意单量子酉算子的受控隐形传输方案.结果 表明,通过非最大纠缠信道,发送者能够在遥远的接受者的量子系统上远程地执行一个任意单量子酉算子.如果发送者和控制者对各自量子执行恰当的投影测量,那...     

量子态的概率隐形传态

利用多方控制代理的网络,提出了一个量子隐形传态多量子位的协议。协议中所使用的量子信道有别于已有协议中所使用的量子最大纠缠态。得到的研究结果是,只有在发送方和多方代理合作时,接受方才能得到概率隐形传态的量子信息。因为使用的量子信道是非最大纠缠态,所以该协议更具有实际意义。     

广义量子Loop程序初探

在经典计算中,Loop程序是非常重要的程序。对量子计算中Loop程序进行研究非常必要。定义了体为量子运算的广义量子Loop程序,给出了量子Loop程序在输入态上终止,几乎终止以及不终止的定义基于任意的初始态。并证明了量子Loop程序在给定输入态上终止的充要条件以及程序终止的充要条件。作为应用,验证了体为酉运算的量子Loop程序嵌套是一个广义的量子Loop程序。     

基于量子隐形传态的水下传感器网络分级加密通信协议

针对水下传感器网络中通信信息安全性与水声信道通信特性的不足,提出了一种基于量子隐形传态的水下传感器网络分级加密通信协议.一级在水面基站与自由水下航行器之间,采用量子隐形传态实现两者之间共享量子密钥,利用纠缠关联空间非定域性保证其通信信息安全性;二级在水下节点到水下自由航行器之间,采用对称加密算法实现两者之间信息的加密传输,利用对称加密快捷的优点提高其通信信息效率.分别对量子攻击、经典攻击及通信效率这3个方面进行了分析,证明该协议能有效防止量子态截获、重构、替换等攻击.     

互联网中任意终端间量子密钥中继协议

提出了量子密钥中继的概念及协议.利用量子纠缠特性或者量子隐形传态可以实现不相邻两台终端设备间共享量子密钥,即量子密钥中继,最终实现互联网中任意终端间的量子密钥共享,并具有无条件的安全性.     

我国在全球首次实现量子信息百公里隐形传输

我国科学家潘建伟等人近期在国际上首次成功实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发,为发射全球首颗“量子通汛卫星”奠定技术基础。     

我国开启量子通信技术研究与产业化的新时代

量子通信技术对保障国家信息安全具有重要战略意义。10年来,我国量子通信研究发展迅速,取得一批重要原创成果。"金融信息量子通信验证网"的开通,对推动量子信息技术更好服务于经济社会发展产生了积极示范作用。首次成功实现百公里量级的自由空间量子纠缠分发和量子隐形传态,为量子通讯卫星的研制奠定了技术基础,《自然》杂志称这项技术"有望成为远距离量子通     

Schemes for teleportation of quantum gates

Quantum teleportation is a computational primitive that allows non-local quantum communication and quantum computation. In this work, we present two schemes for quantum gate teleportation. The first scheme shows under what conditions an n-qudit gate can be teleported using a generalization of Gottesman-Chuang procedure [Nature 402, 390 (1999)]. The second scheme shows that quantum gate teleportation can be transformed in the teleportation of a single-qudit.     

Controlled teleportation

In this article, we review the recent development of controlled teleportation which can be used for sharing quantum information and has important applications in remote quantum computation. We introduce the principles of a couple of controlled teleportation schemes with maximally entangled quantum channels and those with pure entangled quantum channels (non-maximally entangled states). The schemes based on maximally entangled states have the advantage of having maximal efficiency although there are differences in their implementations in experiment. In the controlled teleportation schemes using non-maximally entangled states as the quantum channels, the receiver can reconstruct the originally unknown state by adding an auxiliary particle and performing a unitary evolution. No matter what the unknown state is (a single qubit state or an m-qudit state), the auxiliary particle required is only a two-level quantum system.     

量子Daubechies-D（4）小波变换算法及应用研究

由于量子计算相比经典计算具有突出的优越性,设计基于通用量子语言Q_language的量子Daubechies-D（4）小波变换算法对于小波变换的应用和量子算法的完善具有重要的意义。文章分析了Daubechies-D（4）小波变换过程,给出了量子Daubechies-D（4）小波变换算法的Q_language语言描述,并分析得出其时间和空间复杂度,给出了实现量子Daubechies-D（4）小波变换应用方法。     

Non-classicality versus channel capacity for a superposition of entangled coherent states

The entropy and Mandel function as entanglement predictable of multipartite entangled coherent states are studied. The possibility of using these states as quantum channel to perform quantum teleportation is investigated. Quantum teleportation is achieved by using both even and odd entangled coherent states in the presence of environmental noise. The effect of the field’s parameters are investigated on the fidelity of the teleported state.     

量子遗传算法研究

量子遗传算法是在遗传算法中引入量子计算的概念,是20世纪90年代新兴的研究领域。介绍了遗传算法(GA)和量子算法(QC)的特点,以及量子遗传算法(QGA)的基本理论与方法。并在Matlab下编程对量子遗传算法与传统遗传算法的效率进行比较。     

量子Haar小波变换算法设计及应用

设计了基于通用量子语言Q_language的量子Haar小波变换算法,该算法对于小波变换的应用和量子算法的完善具有重要的意义.分析了3个量子位Haar小波变换过程,给出了量子Haar小波变换算法的Q_language语言描述,并分析得出其时间和空间复杂度,然后给出了实现量子Haar小渡变换应用方法.     

Two different types of optical hybrid qubits for teleportation in a lossy environment

Quantum Information Processing - We investigate the performance of quantum teleportation under a lossy environment using two different types of optical hybrid qubits. One is the hybrid of a...     

Can quantum discord increase in a quantum communication task?

Quantum teleportation of an unknown quantum state is one of the few communication tasks which has no classical counterpart. Usually the aim of teleportation is to send an unknown quantum state to a receiver. But is it possible in some way that the receiver’s state has more quantum discord than the sender’s state? We look at a scenario where Alice and Bob share a pure quantum state and Alice has an unknown quantum state. She performs joint measurement on her qubits and channel to prepare Bob’s qubits in a mixed state which has higher quantum discord than hers. We also observe an interesting feature in this scenario, when the quantum discord of Alice’s qubits increases, then the quantum discord of Bob’s prepared qubits decreases. Furthermore, we show that the fidelity of one-qubit quantum teleportation using Bob’s prepared qubits as the channel is higher than using Alice’s qubits.     

直觉主义视角下量子逻辑的进一步解释

量子计算机将成为计算机科学未来的发展方向之一,量子逻辑是反映量子计算与量子信息的数学基础。Von Neumann用希尔伯特空间的闭子空间表示量子物理系统的性质,构成正交模格,其元素有明确的物理意义,但无法刻画叠加性质;Bob Coecke填加析取元素来表示叠加性质,借助Heyting代数,基于正交模格构造命题格对量子逻辑进行刻画,命题格中元素有明确的数学含义,但物理意义不够明确。针对后者,文中对命题格中元素的物理含义做出了进一步的解释,认为补充的析取元素代表的物理意义为描述叠加性质时所依赖的“观察者视角”,使得命题格中所有元素都获得了清晰的物理含义,通过阐述量子逻辑在测量时的应用,为量子计算中的隐形传态、超距同步等技术提供了重要的理论依据。