基于ghz态的四量子位秘密共享方案_王朋朋

《基于ghz态的四量子位秘密共享方案_王朋朋》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第31卷第3期吉首大学学报(自然科学版)Vol.31No.32010年5月JournalofJishouUniversity(NaturalScienceEdition)May2010文章编号:1007-2985(2010)03-0051-04*基于GHZ态的四量子位秘密共享方案王朋朋,周小清,李小娟,赵晗,杨小琳(吉首大学物理科学与信息工程学院,湖南吉首416000)摘要:利用GHZ态作为量子信道,再辅以经典信道传送经GHZ态测量后的信息,便可实现量子位的秘密共享.基于上述思想,充分利用六粒子GHZ纠缠态的相关性,通过1次Bell基测量、4次单粒子测量和相应的

2、幺正变换,从而实现了4个量子位的秘密共享方案.关键词:隐形传态;GHZ态;秘密共享中图分类号:O413.2;TN915.0文献标志码:A近年来,以计算机为核心的大规模信息网路,尤其是互联网的建立与发展,使得人类对信息的传输和数据计算的质量要求更高了,不但要求传输信息的效率高,而且要求传送信息过程中具有高的安全保密[1]性.因此,高效性、保密性、可靠性和认证性四项指标是现在通信系统的基本要求.在量子通信中,量子秘[2-3]密共享方案最早由Shamir和Blakely于1979年独立提出;Hilley,Buzek和Berthiaume最早提出利用[4]GHZ三重态实

3、现量子秘密共享方案(HBB协议),HBB协议的非确定性,指明要传输1bit经典消息需2个GHZ态才能完成传送,理论上效率较低.后来又有人提出基于2粒子非正交纠缠态的QSS方案(KKI[5][6-7]协议),如Grover算法和基于纠缠交换的文献,在QSS方案的基础上有人又提出基于直基态的QSS[8-9]方案且在实验上运用单光子实现了QSS方案.现已有利用GHZ态传送3个量子位的秘密共享方[10][11]案.EPR佯谬在近60多年量子力学发展过程中起着推动作用,实验的本质在于:真实世界是遵从爱因斯坦的局域论,还是波尔的非局域性论,1982年,法国学者Aspect第

4、1个在实验上验证了Bell不等式可以违背(即证实了微观世界是遵从波尔的非局域性论).笔者利用六粒子的GHZ态实现四量子位秘密共享方案,解决了四粒子的GHZ态进行测量的具体理论计算步骤和计算结果,并给出与现有的经典通信网络结合起来实现四量子位的秘密共享方案.1四粒子GHZ态测量的物理原理对于2个两态粒子的量子系统,给出如下Bell基:(?)

5、7>=(

6、01>?

7、10ó)/2,(1)(?)

8、5ó=(

9、00ó?

10、11ó)/2.利用Bell基可对任意两粒子态

11、7óAB实施正交测量,称为Bell基测量.对于GHZ态的制备有很多方法,GHZ态的制备有很多方法,文献[12]中

12、指出制备远程N光子GHZ纠缠态的方案.GHZ常用的四重态如下:*收稿日期:2010-03-21基金项目:湖南省科技计划项目(2008FJ3078)作者简介:王朋朋(1985-),男,陕西铜川人,吉首大学物理科学与信息工程学院硕士生,主要从事凝聚态物理研究通讯作者:周小清(1963-),男,湖南常德人,吉首大学物理科学与信息工程学院教授,硕导,主要从事量子信息研究.52吉首大学学报(自然科学版)第31卷

13、7ó=1/2(0ó0

14、0ó1

15、0ó2

16、0ó3+

17、1ó0

18、1ó1

19、1ó2

20、1ó3),(2)(2)式中脚码0、1、2、3代表不同的4个粒子.定义4个态矢

21、x+ó,

22、x

23、-ó,

24、y+ó,

25、y-ó.并用基矢表示如下:

26、x?ó=1/2(

27、0ó?

28、1ó),(3)

29、y?ó=1/2(

30、0ó?i

31、1ó).(4)联立(3)至(4)式求解可得

32、0ó=1/2(

33、x+ó+

34、x-ó),(5)

35、1ó=1/2(

36、x+ó-

37、x-ó),(6)

38、0ó=1/2(

39、y+ó+

40、y-ó),(7)

41、1ó=-i/2(

42、y+ó-

43、y-ó).(8)现要确定各粒子的态需要进行2次测量.将(7)至(8)式代入(2)式,则1

44、7ó=2[(

45、x+ó0+

46、x-ó0)(

47、x+ó1+

48、x-ó1)

49、0ó2

50、0ó3+(

51、x+ó0-

52、x-ó0)(

53、x+ó1-

54、x-ó1)

55、1ó2

56、1ó3]=212

57、[(

58、x+ó0

59、x+ó1+

60、x+ó0

61、x-ó1+

62、x-ó0

63、x+ó1+

64、x-ó0

65、x-ó1)

66、0ó2

67、0ó3+212[(

68、x+ó0

69、x+ó1-

70、x+ó0

71、x-ó1-

72、x-ó0

73、x+ó1+

74、x-ó0

75、x-ó1)

76、1ó2

77、1ó3=212[(

78、x+ó0

79、x+ó1+

80、x-ó0

81、x-ó1)(

82、0ó2

83、0ó3+

84、1ó2

85、1ó3)+2(

86、x+ó0

87、x-ó1+

88、x-ó0

89、x+ó1)(

90、0ó2

91、0ó3-

92、1ó2

93、1ó3)].(9)从(9)式可看出4个粒子仍然处于纠缠态,可以对粒子0和粒子1进行测量,根据测量结果可以知道粒子2、粒子3所处的量子纠缠状态,例如,若对粒子0、1测量结果

94、是

95、x+ó0,

96、x+ó1