[论文解读] 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 2

一句话总结

本文提出零和振幅（ZSA）多体纠缠态，以实现通过局域操作与经典通信（LOCC）将未知量子比特与两种不同参考态进行多用户纠缠。该协议实现了未知量子比特态与远距离各方的普遍多体纠缠，代表了一种资源消耗最少的量子比特隐藏强形式。

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.

研究动机与目标

• 解决在多用户环境中，未知量子比特无法与单一参考态实现纠缠的根本限制。
• 开发一种协议，实现在远距离位置与两种不同类型的参考态对未知量子比特进行纠缠。
• 量化实现此类多体纠缠态普遍制备所需的经典与量子资源。
• 探索该协议作为涉及多方的最强形式量子比特隐藏的潜力。

提出的方法

• 提出一类新的纯多体纠缠态，称为零和振幅（ZSA）态，其振幅约束确保纠缠保真度。
• 利用共享的ZSA态作为资源，实现远距离各方之间的局域操作与经典通信（LOCC）。
• 采用LOCC协议，将未知量子比特态与远距离的两种不同参考态进行分发与纠缠。
• 设计一种通用协议，适用于任何未知纯量子比特态，且不依赖于其具体振幅。
• 分析并量化状态制备与分发所需的经典与量子资源。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否能够通过局域操作与经典通信，在远距离各方之间，将未知量子比特普遍地与两种不同参考态纠缠？
• RQ2 当单参考态纠缠不可行时，何种多体纠缠态结构能够实现此类多用户纠缠？
• RQ3 实现未知量子比特的普遍多体纠缠，所需的最小经典与量子资源是什么？
• RQ4 与现有量子比特隐藏方案相比，该协议在安全性与可扩展性方面表现如何？

主要发现

• 该协议成功仅通过局域操作与经典通信，实现了未知量子比特与两种不同参考态的多用户纠缠。
• 零和振幅（ZSA）态被识别为实现此类普遍纠缠所必需的纠缠资源结构。
• 该协议具有通用性，适用于任何未知纯量子比特态，无需预先知晓其振幅。
• 该方法量化了所需的经典与量子资源，表明此类纠缠态的制备具有高效的资源利用率。
• 由于纠缠具有多方、远距离和普遍性特征，该方案可能代表最强形式的量子比特隐藏。