[論文レビュー] Quantum cobweb: remote shared-entangling of an unknown quantum state

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

Quantum Computing Algorithms and Architecture被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、ゼロ和振幅エンタングルド状態を用いたプロトコルを提案し、複数の参加者を介して未知の量子状態と参照状態を遠隔でエンタングルさせ、'量子コブレッド'と呼ばれる普遍的で回復不能な共有エンタングルメントを構築する。この方法により、局所的または非局所的ユニタリ操作を用いても、どの参加者も元の状態を回復できず、量子状態希釈を用いて秘密情報を安全に配布できる。

ABSTRACT

Using a special class of multipartite entangled states (called {\\it zero sum amplitude entangled states}), we show that one can remotely create a shared entangled state of an unknown quantum state with a reference state. The resulting universal entangled state from which an unknown state cannot be salvaged by local and non-local unitary operations by the concerned parties is called a quantum cobweb. We quantify the amount of resource required to create such a shared-entangled states. This may provide a way to preserve secret information by diluting an unknown state to many parties where non of them being able to retrieve it.

研究の動機と目的

• 未知の量子状態と参照状態の間で、複数の参加者を介して遠隔で共有エンタングルド状態を構築する手法を開発すること。
• 個々の参加者または参加者集団が、局所的または非局所的ユニタリ操作を用いても、元の未知の状態を再構築できないことを保証すること。
• このような回復不能なエンタングルメントネットワーク（量子コブレッドと呼ばれる）を確立するために必要な量子リソースを定量化すること。
• この構造を用いて、回復可能性がない形で複数の参加者に分散させることで、秘密情報を保存する可能性を検討すること。

提案手法

• プロトコルは、ゼロ和振幅エンタングルド状態と呼ばれる特殊な多粒子エンタングルド状態のクラスを活用し、遠隔でのエンタングルメント生成を可能にする。
• 未知の量子状態は、共有エンタングルメントリソースを用いた制御された量子操作を通じて、参照状態とエンタングルされる。
• プロトコルは、生成されたエンタングルド状態の構造のおかげで、局所的または非局所的ユニタリ操作による元の状態の回復を試みる試みが失敗することを保証する。
• このプロトコルを実装するために必要なエンタングルドリソース状態および操作の数を定量化する方法を提供する。
• プロトコルは普遍的であるように設計されており、その形式について事前の知識がなくても、任意の未知の量子状態に適用可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 多粒子エンタングルメントを用いて、未知の量子状態と参照状態の間で遠隔で共有エンタングルド状態を構築できるか？
• RQ2 複数の参加者を介してこのような共有エンタングルド状態を確立するために、どの程度のリソースコストが要るか？
• RQ3 元の未知の状態が、局所的または非局所的ユニタリ操作を用いても、どの参加者からも回復不能な共有エンタングルド状態を構築することは可能か？
• RQ4 このプロトコルを用いて、未知の量子状態を複数の参加者に希釈することで、秘密情報をどのようにして保存できるか？

主な発見

• プロトコルは、未知の量子状態から、普遍的で回復不能な共有エンタングルド状態（量子コブレッドと呼ばれる）を複数の参加者間で成功裏に構築した。
• 得られたエンタングルド状態は、関係する参加者全員がいかなる局所的または非局所的ユニタリ操作を組み合わせても、もはや分解または再構築できない。
• この方法により、プロトコルを実装するために必要なエンタングルドリソース状態および操作の数を定量化でき、リソース推定が可能になった。
• プロトコルにより、元の状態を参加者間で希釈することで、秘密情報の安全な配布が可能となり、どの単一の参加者もそれをアクセスできないことが保証された。