[論文レビュー] Quantum Cobweb: Multiparty Entangling of an unknown Qubit

Arun Kumar Pati|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2001

Quantum Computing Algorithms and Architecture被引用数 2

ひとこと要約

本論文は、局所操作と古典的通信（LOCC）を用いて、未知の量子ビットを2つの異なる参照状態と多重参加者状態のエンタングルメントにすることを可能にするゼロ和振幅（ZSA）多粒子もつれ状態を導入する。このプロトコルは、未知の量子ビット状態をリモートの参加者と普遍的な多粒子もつれ状態にすることを実現し、最小限の古典的および量子リソースコストで強力な量子ビット隠しを実現する。

ABSTRACT

Entangling an unknown qubit with one type of reference state is generally impossible. However, entangling an unknown qubit with two types of reference states is possible. To achieve this, we introduce a new class of states called zero sum amplitude (ZSA) multipartite, pure entangled states for qubits and study their salient features. Using shared-ZSA state, local operation and classical communication we give a protocol for creating multipartite entangled states of an unknown quantum state with two types of reference states at remote places. This provides a way of encoding an unknown pure qubit state into a multiqubit entangled state. We quantify the amount of classical and quantum resources required to create universal entangled states. This is possibly a strongest form of quantum bit hiding with multiparties.

研究の動機と目的

• 未知の量子ビットが多重参加者環境で単一の参照状態とエンタングルできないという根本的制限に対処すること。
• リモートの場所にいる2種類の異なるタイプの参照状態と、未知の量子ビットをエンタングルできるプロトコルを開発すること。
• このような多粒子もつれ状態を普遍的に作成するために必要な古典的および量子リソースを定量化すること。
• このプロトコルが、複数参加者を含む量子ビット隠しの最も強力な形である可能性を検討すること。

提案手法

• 振幅制約によりもつれの忠実度を保証する特徴を持つ、ゼロ和振幅（ZSA）状態と呼ばれる新しい純粋な多粒子もつれ状態のクラスを導入する。
• 共有されたZSA状態をリソースとして用い、リモートの参加者間で局所操作と古典的通信（LOCC）を可能にする。
• LOCCプロトコルを用いて、未知の量子ビット状態を遠く離れた場所にある2つの異なる参照状態と分布およびエンタングルする。
• 特定の振幅に依存せず、任意の未知の純粋な量子ビット状態に対して機能する普遍的なプロトコルを設計する。
• 状態準備および配布に必要な古典的および量子リソースを分析・定量化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 未知の量子ビットは、リモートの参加者間で2つの異なる参照状態と普遍的にエンタングル可能か？
• RQ2 単一参照状態とのエンタングルメントが不可能な状況で、このような多重参加者エンタングルメントを可能にする多粒子もつれ状態の構造は何か？
• RQ3 未知の量子ビットの普遍的多重参加者エンタングルメントを達成するために、最小限に必要な古典的および量子リソースは何か？
• RQ4 このプロトコルは、セキュリティおよびスケーラビリティの観点で、既存の量子ビット隠し方式と比べてどのように異なるか？

主な発見

• プロトコルは、局所操作と古典的通信（LOCC）のみを用いて、未知の量子ビットを2つの異なる参照状態と多重参加者エンタングルメントに成功している。
• ゼロ和振幅（ZSA）状態は、この普遍的エンタングルメントを可能にするために必要なもつれリソース構造として同定された。
• プロトコルは普遍的であり、その振幅の具体的な値を事前に知らなくても、任意の未知の純粋な量子ビット状態に対して機能する。
• 古典的および量子リソースの必要量を定量化し、このようなもつれ状態を生成する際の効率的なリソース使用を示している。
• この方式は、多重参加者、リモート、普遍的という性質のおかげで、量子ビット隠しの潜在的に最も強力な形であると考えられる。