通过纠缠交换实现N粒子任意态的概率传态

第２８卷第５期　２００７年１０月　发　光　学　报　

ＣＨＩＮＥＳＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ　Ｖ０１．２８　Ｎｏ．５　

Ｏｃｔ．，２００７　

Ａｒｔｉｃｌｅ　ＩＤ：１０００－７０３２（２００７）０５－０６５１－０６　Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ　Ｔｅｌｅｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎ　Ａｒｂｉｔｒａｒｙ　Ｎ—ｑｕｂｉｔ　Ｓｔａｔｅ　ｖｉａ　Ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ　Ｓｗａｐｐｉｎｇ　

ＷＡＮＧ　Ｙｉ．ｑｉ　’　，ＦＡＮＧ　Ｊｉａｎ．ｘｉｎｇ　，ＪＩＡＮＧ　Ｗｅｉ．ｘｉｎｇ　，ＺＨＵ　Ｓｈｉ—ｑｕｎ　（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，Ｓｔｔｚ２ｔｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ　２１５００６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｗｕｘｉ　Ｈｉｇｈ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｓｃｈｏｏｌ，Ｗｕｘｉ　２１４００１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｃｅｎｔｌｙ。ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｍｕｃｈ　ｉｎｔｅｒｅｓｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｔｅｌｅｐｏｒｔａｔｉｏｎ．Ｉｔｓ　ｍａｒｖｅｌｏｕｓ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｍａｋｅｓ　ｉｔ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ　ａｔｔｒａｃｔｉｖｅ　ａｓ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｍｅａｎｓ　ｆｏｒ　ｆｕｔｕｒｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｕｎｃｅｒｔａｉｎ　ｐｒｉｎｃｉｐａｌ　ａｎｄ　ｎｏ—ｃｌｏｎｉｎｇ　ｔｈｅｏ—　ｒｉｅｓ　ｏｆ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ｆｏｒｂｉｄ　ｅｘａｃｔ　ｃｏｐｙ　ｏｆ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｓｔａｔｅｓ．Ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ，ｑｕａｎｔｕｍ　ｔｅｌｅｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｄｅｓ　ｍｅｓｓａｇｅ　ｓｔａｔｅ　ｉｎｔｏ　ｔｗｏ　ｐａｒｔｓ：ｃｌａｓｓｉｃａｌ　ｍｅｓｓａｇｅ　ａｎｄ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｍｅｓｓａｇｅ　ｗｈｉｃｈ　ａｌｅ　ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｃｌａｓｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｃｈａｎｎｅｌｓ　ｆｒｏｍ　ａ　ｓｅｎｄｅｒ　Ａｌｉｃｅ　ｔｏ　ａ　ｄｉｓｔａｎｔ　ｒｅｃｅｉｖｅｒ　Ｂｏｂ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｂ０ｔｌｌ　ｍｅｓｓａｇｅ　ｓｔａｔｅｓ，　Ｂｏｂ　ｃａｎ　ｒｅｃｏｖｅｒ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｍｅｓｓａｇｅ　ｓｔａｔｅ　ｔｌｌ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ．Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｔｅｌｅｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｔｏ—　ｃ０ｌ，ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｃｈｅｍｅ，ａ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｂｙ　ｗｈｉｃｈ　ｍｕｌｔｉ—ｑｕｂｉｔ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｂｅ　ｔｅｌｅｐｏｒｔｅｄ　ｉｎ　ａ　ｍｕｃｈ　ｅａｓｉｅｒ　ｗａｙ．Ｉｔ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｔｏ　ｔｅｌｅｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎ　ａｒｂｉｔｒａｒｙ　Ｎ－ｑｕｂｉｔ　ｓｔａｔｅ　ｖｉａ　ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ　ｓｗａｐｐｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ　ｔｅｌｅｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ａｓ　ｗｅｌｌ，ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ａ　ｍｏｒｅ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｍｅａｎｉｎｇ．Ｎ　ｎｏｎ—ｍａｘｉｍａｌｌｙ　ｅｎｔａｎｇｌｅｄ　ｔｒｉｐ—　ｌｅｔ　ＧＨＺ　ｓｔａｔｅｓ（Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇｅｒ－Ｈｏｍｅ－Ｚｅｉｌｉｎｇｅｒ），ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｌａｃｅ　０ｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｖｉｏｕｓ　ＥＰＲ　ｓｔａｔｅｓ（Ｅｉｎｓｔｅｉｎ—Ｐｏｄｏｌｓｋｙ－Ｒｏｓｅｎ），　ｓｅｒｖｅ　ａｓ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｃｈａｎｎｅｌｓ，ｗｈｉｃｈ　ａｖｏｉｄｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｅｘｔｒａ　ａｕｘｉｌｉａｒｙ　ｑｕｂｉｔ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｔｈｅ　ｔｅｌｅｐｏｒｔａｔｉｏｎ，　Ａｌｉｃｅ　ｈａｓ　ｔｏ　ｄｅｖｉｄｅ　ａｌｌ　ｑｕｂｉｔｓ　ｉｎｔｏ　Ｎ　ｐａｒｔｓ　ａｎｄ　ｍａｋｅ　Ｂｅｌｌ—Ｓｔａｔｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｎ　ｑｕｂｉｔ　ｐａｉｒ（ｉ，　ｉ）ａｎｄ　ｔｅｌｌ　Ｂｏｂ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔ　ｔｈ￣ｕｓｈ　ｃｌａｓｓｉｃａｌ　ｃｈａｎｎｅｌ，ｔｈｅｎ　Ｂｏｂ　ｐｅｒｆｏｒｍ　ｓｏｍｅ　ｓｉｍｐｌｅ　ｌｏｃａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｑｕｂｉｔｓ（Ｙｉ，　）ｔｏ　ｆｉｎｉｓｈ　ｔｅｌｅｐｏｒｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉ－ｔｈ　ｑｕｂｉｔ．Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄ　ｏｎ　Ｎ－ｔｉｍｅｓ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｒｅｐｅａｔ，Ｂｏｂ　Ｃａｌｌ　ｆａｉｔｈｆｕｌｙ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ｔｈｅ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｓｔａｔｅ．　Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ，ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｄｉｆｉｃｕｌｔｙ　ｏｆ　ｅｎｔａｎｇｌｅｄ　ｓｔａｔｅｓ　ｉｓ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙ　ｒｅｄｕｃｅｄ，ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｉｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ　ｔｅｌｅｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｉｓ　２　ｎ　Ｉ　ｄ‘Ｉ　２．Ａｓ　ａ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｃａｓｅ，ｔｅｌｅｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎ　ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｔｗｏ—ｑｕｂｉｔ　ｓｔａｔｅ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｑｕａｎｔｕｍ　ｔｅｌｅｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｔｒｉｐｌｅｔ　ＧＨＺ　ｓｔａｔｅ；Ｂｅｌｌ—ｓｔａｔｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ＣＬＣ　ｎｕｍｂｅｒ：ＴＮ９１１．７４　ＰＡＣＣ：４２３０　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　ｃｏｄｅ：Ａ　

１　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｓｉｎｃｅ　Ｂｅｎｎｅｔｔ　ｅｔ　ａｌ’ｓ　ｐｉｏｎｅｅｒｉｎｇ　ｗｏｒｋ…，ｗｈｉｃｈ　

ｆｉｒｓｔｌｙ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ　ａ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｆｏｒ　ｔｅｌｅｐｏｒｔｉｎｇ　ａｎ　ａｎ—　ｋｎｏｗｎ　ｐｕｒｅ　ｓｔａｔｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｉｄ　ｏｆＥＰＲ　ｐａｉｒ，ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｇｒｏｕｐｓ　ｈａｖｅ　ａｔｔａｃｈｅｄ　ｍｕｃｈ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｔｏ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｔｅｌｅ．　ｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ａ　ｌｏｔ　ｏｆ　ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ　ａｒｅ　ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｂｏｔｈ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ　ａｎｄ　ｅｘ．　ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ．Ｉｎ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｓｐｅｃｔ，ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｐｒｏｔｏ—　ｃｏｌｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｆｒｏｍ　ｓｉｎｇｌｅ　ｑｕｂｉｔ　ｓｔａｔｅ　ｔｏ　

ｍｕｌｔｉ．ｑｕｂｉｔ　ｓｔａｔｅ［２＿　４。．Ｇｕ　ｅｔ　０ｌ　Ｅ２］ｖｉａ　ｔｗｏ　ＥＰＲ　ｐａｉｒｓ　ａｓ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｃｈａｎｎｅｌ，Ｇａｏ　ｅｔ　ａｌ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｓｔｒｉｎｇ　ｏｆ　ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　Ｂｅｌｌ　ｓｔａｔｅｓ，Ｄａｉ　ｅｔ　ａｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｉｄ　ｏｆ　ａ　ｔｒｉｐｌｅｔ　ＧＨＺ　ｓｔａｔｅ　ａｎｄ　ａ　Ｗ　ｓｔａｔｅ，Ｄｅｎｇ　ｅｔ　ａｌ　ｖｉａ　ｔｗｏ　ｔｒｉｐｌｅｔ　ＧＨＺ　ｓｔａｔｅｓ　ａｌｌ　ｈａｖｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｔｅｌｅｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｔｗｏ—ｑｕｂｉｔ　ｓｔａｔｅ．Ｗｈｉｌｅ　Ｃａｏ　ｅｔ　ａｌ　．Ｃｏｌａ　Ｍ．　Ｍ　Ｅ　７。．Ｌｕ［８］ｈａｖｅ　ｍａｄｅ　ｇｒｅａｔ　ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　

ｔｅｌｅｐｏｒｔｉｎｇ　ｍｕｌｔｉ—ｑｕｂｉｔ　ｅｎｔａｎｇｌｅｄ　ｓｔａｔｅ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｌｅｅ　ｅｔ　ａｌ’ｓ　ｗｏｒｋ＿１０］．ｗｈｉｃｈ　ｔｅｌｅｐｏｒｔｅｄ　ａｎ　ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｔｗｏ．　

ｑｕｂｉｔ　ｓｔａｔｅ　ｉｎ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｓｏｍｅ　ｆｏｕｒ—ｑｕｂｉｔ　

Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｄａｔｅ：２００７－０４－２５：Ｒｅｖｉｓｅｄ　ｄａｔｅ：２００７　８　２　・　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｉｔｅｍ：Ｐｒｏｊｏｃｔ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｄｏｃｔｏｒａｌ　Ｐｌ＊ｏｇｒ￣ｑｌ　ｏｆ　Ｈｉｇｈｅｒ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ（２００５０２８５００２）：　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ（０＝４ｌ（ＪＢｌ４０ｌ　１９）　Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＷＡＮＧ　ＹｉＩｑｉ，ｂｏｍ　ｉｎ　１９７５，ｍａｌｅ，Ｊｉａｎｈｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ａｓｓｉｓｔａｎｔ　Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ．Ｈｉｓ　ｗｏｒｋ　ｆｏｃｕｓ　ｏｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｃｏｍｌＴｌｕｎｉｃａｔｉ０ｎ．　Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｙｑ７５７＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ，Ｔｅｌ：（０５１０）８２７２３０５３　｝：Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　Ａｕｔｈｏｒ；Ｅ－ｍａｉｌ：ｆａｎ６ｘ＠ｓｕｄａ．ｅｄｕ．ｃａ。Ｔｄ：（０５１２）６５１１３９４３　

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