廣義量子測量在量子通信套用中的研究

《廣義量子測量在量子通信套用中的研究》是依託河北師範大學，由高亭擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：廣義量子測量在量子通信套用中的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：高亭
• 依託單位：河北師範大學

項目摘要

在量子理論中測量是最基本的問題之一，近年來測量在量子計算和量子信息處理中更顯示出了特別重要的作用。通過廣義量子測量人們能獲得量子計算機的計算結果, 得到被測系統的重要性質,而且套用廣義量子測量還能正確區分量子態。特別是在量子隱形傳態，量子保密通信，量子稠密編碼，以及量子糾錯碼等有著套用前景的量子通信的研究領域中測量更是不可缺少的。本項目研究廣義量子測量在量子信息處理套用中的若干理論問題，特別是如何將其套用於量子隱形傳態，量子態的遠程製備， 量子秘密共享， 量子安全直接通信，量子信息網路等前沿量子信息處理領域。

結題摘要

研究了廣義量子測量在量子糾纏度量及探測，量子隱形傳態，量子態的遠程製備，量子秘密共享，量子安全直接通信，量子信息網路等前沿量子信息處理領域的若干理論問題。本項目組在國家自然科學基金的大力支持下取得了一系列成果，發表SCI收錄論文16篇。1. 提出了一種具有重要性質（對k-可分態為零，具有單調性，凸性，子可加性等）的多體糾纏度, 用此糾纏度可探測k-不可分多體量子混合態。給出了可用廣義量子測量方法獲得的該糾纏度的兩個下界以及套用這兩個下界探測到的新的量子糾纏混合態。2. 得到了真正多體混合量子糾纏態和不可分多體混合量子態的簡單且實用的判別準則。套用這些準則，可用現在的實驗對量子態系綜進行廣義量子測量，判斷多體量子態是否是糾纏態。3. 研究了用於確定N比特最大糾纏態所需非對易可觀測量的最小個數。通過研究我們驚奇的發現，對任意N比特GHZ態及其局域么正等價態，僅用兩個非對易觀測量就可將其唯一的確定出來。因此，僅對兩個局域觀測量進行廣義量子測量就可查明量子通道是否安全，而不是原來人們普遍認為的需要測量N個局域可觀測量。4. 提出了一個基於四能級粒子糾纏的量子密鑰分配協定和使用四能級粒子的受控的量子密鑰分配方案，並證明套用廣義量子測量能保證這兩個協定的安全性。基於弱非線性及對稱量子密碼體系提出了一個量子信息簽名方案。5. 基於廣義量子測量方法研究了使用非最大糾纏通道的d能級量子態鏈傳態的不同戰略，得到了分立鏈傳態協定和整體鏈傳態協定的成功機率。提出了兩個平行W態作為量子通道完美傳輸兩個量子比特糾纏態的量子隱形傳輸方案。利用2N個量子比特的W態作為量子通信通道通過廣義量子測量實現了完善的量子隱形傳態和稠密編碼。建立了一個經由非最大糾纏GHZ態實現的機率量子隱形傳態方案。給出了一個機率量子隱形傳輸離子阱中兩粒子未知量子態的方案。6. 提出了基於使用三粒子GHZ態，用兩步方法遙遠製備任意兩能級量子態的方案，並將此方案推廣到遙遠製備高維希爾伯特空間量子態的情況。