星型网络下量子态的制备.pdf

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1、˖ڍመ੾᝶஠ڙጲhttp://www.paper.edu.cn星型网络下量子态的制备王小宇,莫智文四川师范大学,数学与软件科学学院,成都,610066摘要：提出一种在量子星型网络情形下,用户之间利用部分纠缠态实现未知单粒子态远程制备.首先每个用户节点都与中央处理器共享足够多的纠缠态,各用户之间没有彼此纠缠,但是可以通过纠缠变换的方式构建量子信道.然后在辅助粒子和适当的酉变换以及单粒子测量的帮助下,任意两用户之间能够以某种概率实现任意单粒子态远程制备.当且仅当共享的纠缠态为最大纠缠时,可以实现制备的概率为1.关键词：量子纠缠态;纠缠交换;星型网络中图分类号：O413.1Remote

2、statepreparationforstarnetworkWANGXiao-Yu,MOZhi-WenCollegeofMathematicsandSoftwareScience,SichuanNormalUniversity,Chengdu,610066Abstract:Aschemeforprobabilisticremotestatepreparationofanarbitraryunknownstatewasproposedforstarnetwork.Userandcentralprocessingunitsharepartiallyentangledstates.Tw

3、odistantusernodesdonotinitiallyshareentanglementwitheachother.Therequiredentanglementamongusernodesisestablishedthroughentanglementswappingbasedonpartiallyentangledstates.Withthehelpofauxiliaryqubitsandappropriateunitarytransformationandsingle-qubitmeasurement,arbitrarytwouserscannishremotes

4、tatepreparationwithcertainprobability.Ifandonlyiftheentangledstatesismaximallyentangled,theprobabilityofpreparationcanreach1.Keywords:quantumentangledstate;entanglementswapping;starnetwork0引言在量子信息科学中,量子纠缠[1]扮演着极其重要的角色,被广泛运用在量子通信,量子密码,量子密集编码等领域.其中一个重要应用就是量子隐形传态,它是由Bennet[2]等人在1993年提出来的.通过事先共享的

5、EPR对作为量子信道和经典通信,发送者可以将一个未知量子态远程传输给接收者.随后量子纠缠又被应用到一个新的领域,它是由Lo[3]等人在2000年提出的量子远程制备,基于相同的量子纠缠信道,利用更少的经典通信传送一个半未知的量子比特.与隐形传态不同的是远程制备中发送方知道量子态,但是不拥有此态,而在隐形传态中发送方拥有却可以不知道此态．目前为止,研究者已经提出了许多不同的制备的方案,比如,单粒子态制基金项目：高等学校博士点基金(20135134110003),国家自然科学基金(11671284).作者简介：王小宇(1992年-),女,硕士研究生,主要研究方向:量子通信.通信作者:莫

6、智文(1963年-),男,教授,主要研究方向:人工智能,模糊语言,粗糙集,量子信息处理.E-mail:mozhiwen@263.net.-1-˖ڍመ੾᝶஠ڙጲhttp://www.paper.edu.cn备[35],多粒子态制备[68]等.这些方案都只有一个发送方,因此一种新的制备方案联合量子态制备[911]被提出来了,它是指发送者为两个或两个以上,并且需要制备态的信息被秘密分配给这些发送方.部分发送者是不能恢复制备态完整信息的,这样就避免信息被泄露.随后在2009,Wang等人介绍了关于受控远程量子态制备[12]的方案,该方案只有在控制方的允许条件下完成相应操作制备才能成

7、功.2014年Cao提出了双向受控远程量子态制备[1316]概念.制备双方与远程控制方共享五粒子cluster态,在控制方同意的情况下,才能以概率1实现量子态相互交换.方案中采用的量子信道是一个非最大纠缠态,我们知道最大纠缠态是很难制备的,它会受环境消相干影响退化为部分纠缠.随后,2015年Chen[17]等人利用部分纠缠态实现地面到卫星的量子隐形传态.该方案没有涉及到量子态制备的情况.结合以上这些情况,本文提出了一种在星型网络[18]情形下,以一定概率实现任意单粒子未知态的远