安全量子计算与通信多种协议的设计与实验实现
该研究团队已设计或实验实现了一系列采用最优量子资源的量子计算与通信新方案。其中,多输出量子隐形传态方案中,发送方(Alice)将m及m+1量子比特的GHZ类未知态传输给接收方(Bob),该方案使用两份贝尔态而非五量子比特簇态完成,并已在IBM量子计算机上实现m=1的案例。另一项被称为“量子广播”的方案——将已知态传输至两个空间分离方(Bob与Charlie)——同样通过双贝尔态实现。研究表明,现有量子广播方案可简化为多方远程态制备。在实现未知态与已知态传输后,量子算子的远程传输成为新目标。基于四量子比特空间-偏振超纠缠态,研究人员提出了一种远程算子实施(RIO)方案,特别是受控联合远程算子实施(CJRIO)。在此方向上,又衍生出隐藏算子远程实施(RIHO)和部分未知算子远程实施(RIPUO)两个变体,其成功概率分析考虑了辅助相干态与环境相互作用导致的耗散。对于量子投票/拍卖等安全多方任务,安全多方量子计算(SMQC)至关重要,其中量子匿名投票(QAV)方案已在IBM量子计算机实验验证。最后,两种量子密钥分发(QKD)协议——相干单向(COW)与差分相位偏移(DPS)——被实验演示,并分析了密钥率随后处理参数及不同传输距离下探测器死区时间的变化规律。
