量子不可克隆定律, 我们只可能完美的辨识一组正交态, 而对于非正交态的辨识, 不可避免会出现一定的错误. 为设计出最优的非正交量子态辨识方案, 涌现了不同条件下的各种策略[7–13], 例如确定性态辨识策略[7,8], 最小误差态辨识策略[9], 最大信心态辨识策略[10], 最差情况最优量子态辨识策

科学: 物理学 力学 天文学 2013 年 第 43 卷 第 11 期: 1511–1518 SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica phys.scichina.com

引用格式: 陈立冰, 路洪. 远程协作实现对线性相关对称高维量子态的最大信心辨识. 中国科学: 物理学 力学 天文学, 2013, 43: 1511–1518 Chen L B, Lu H. Maximum-confident discrimination among linearly dependent symmetric qudit states implemented by remote parters (in Chinese). Sci Sin-Phys Mech Astron, 2013, 43: 1511–1518, doi: 10.1360/132013-215

SCIENCE CHINA PRESS 论 文

远程协作实现对线性相关对称高维量子态的最大信心辨识

陈立冰*, 路洪

佛山科学技术学院光电子与物理学系, 佛山 528000

*联系人, E-mail: chlibing2008@163.com

收稿日期: 2013-05-07; 接受日期: 2013-07-04

广东省自然科学基金资助项目(编号: 06029431) 摘要 利用非局域二维受控-旋转门, Alice远程协助Bob实现对他未知的N个线性相关对称d维量子态的最大信心辨识(N>d). 该方案中, 一非局域正定算符值测量系列(POVMs)起着关键作用, 给出了这些测量算符的最优数学表式. 也给出方案的成功概率及完成该方案所花费的纠缠和经典通信资源. 值得注意的是, 方案中每一非局域POVM只包含两个可用对角矩阵表示的远程测量算子, 故仅需(m1)个二维最大纠缠态就可完成一2m×2m维的非局域POVM. 方案在目前的实验条件下是可行的.

关键词 非局域二维受控-旋转门, 最大信心量子态辨识, 正定算符值测量, 线性相关对称的d维量子态

PACS: 03.67.Hk, 03.65.Ta doi: 10.1360/132013-215 量子计算是应用量子力学原理来实现更快、更强、更有效计算的新颖计算模式. 目前, 量子计算已经从早期的原理性探讨向实际的物理体系发展, 并在理论和技术上取得了一系列开拓性的进展[1–6]. 在实际应用中, 量子计算只有在达到一定的规模时才能体现出其巨大的优势, 但量子计算系统受到耗散和消相干等因素的影响却随其规模的增大变得十分显著.若采用Cirac等人[3]提出的多方分布式量子计算的方案可很好地绕开这些困难. 分布量子计算的基本要求是能够耦合网络各节点的量子比特. 处在不同节点的量子比特没有直接的相互作用, 这就需要不同节点之间能在局域操作、经典通信和共享纠缠(LOCCSE)辅助下实现在一个节点上对另一个节点的量子比特执行远程量子操作和两(多)个节点间非局域相互作用的局域实现. 量子态辨识无疑在量子计算中起着举足轻重的作用. 在量子处理器对输入态实施了必要操控后,就是信息该如何读出, 或者说系统的量子态该如何辨识的问题. 根据量子不可克隆定律, 我们只可能完美的辨识一组正交态, 而对于非正交态的辨识, 不可避免会出现一定的错误. 为设计出最优的非正交量子态辨识方案, 涌现了不同条件下的各种策略[7–13], 例如确定性态辨识策略[7,8], 最小误差态辨识策略[9], 最大信心态辨识策略[10], 最差情况最优量子态辨识策