[论文解读] Quantum teleportation of EPR pair by three-particle entanglement

В. Н. Горбачев, A. I. Trubilko|arXiv (Cornell University)|Jun 28, 1999

Quantum Information and Cryptography参考文献 14被引用 63

一句话总结

本文提出了一种利用三粒子格林伯格-霍恩-蔡勒（GHZ）态作为资源来 teleport 一个爱因斯坦-波多利-罗森（EPR）纠缠对的协议。与单量子比特 teleport 不同，该方案需要一个联合的三粒子测量基，并使得两位接收者能够共同重建原始的 EPR 态，尽管任一接收者都无法单独完成此操作，该结果对 N 体纠缠态的 teleport 具有重要意义。

ABSTRACT

Teleportation of an EPR pair using triplet in state of the Horne-Greenberger-Zeilinger form to two receivers is considered. It needs a three-particle basis for joint measurement. By contrast the one qubit teleportation the required basis is not maximally entangled. It consists of the states corresponding to the maximally entanglement of two particles only. Using outcomes of measurement both receivers can recover an unknown EPR state however one of them can not do it separately. Teleportation of the N-particle entanglement is discussed.

研究动机与目标

• 开发一种利用三粒子 GHZ 态作为量子信道来 teleport EPR 对的协议。
• 分析在单量子比特之外成功 teleport 纠缠态所需的测量基。
• 证明任一接收者都无法单独重构 EPR 态，强调联合经典通信的必要性。
• 将该框架推广至 N 体纠缠态的 teleport。

提出的方法

• 该协议使用三粒子 GHZ 态作为 teleport 的纠缠资源。
• 对 EPR 对和 GHZ 态的一个粒子执行联合测量，需要使用三粒子测量基。
• 将测量结果通过经典通信方式发送给两位接收者，以实现态的重建。
• 重建过程基于测量结果，对接收者持有的量子比特实施幺正操作。
• 与单量子比特 teleport 不同，该方法在测量中使用非最大纠缠基，重点在于基态中两粒子的纠缠结构。
• 该协议被推广以考虑 N 体纠缠态的 teleport。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何利用三粒子 GHZ 态作为资源来 teleport EPR 对？
• RQ2 teleport EPR 对所需的测量基是什么？它与单量子比特 teleport 有何不同？
• RQ3 为何需要联合经典通信才能实现态的重建？为何任一接收者都无法独立恢复该态？
• RQ4 该协议对 N 体纠缠态 teleport 有何影响？
• RQ5 测量基的纠缠结构如何影响 teleport 的成功？

主要发现

• EPR 对的 teleport 需要使用联合的三粒子测量基，这与单量子比特 teleport 中使用的两粒子基不同。
• 所用测量基整体上并非最大纠缠，但其基态在成对上是最大纠缠的。
• 两位接收者必须通过联合测量的经典信息协作，才能重建原始的 EPR 态。
• 任一接收者都无法独立恢复 EPR 态，凸显了纠缠传输的非局域特性。
• 该协议可扩展至 N 体纠缠态的 teleport，表明其为多方量子通信提供了一种可扩展的框架。