为了利用相同的资源传递更多的信息, 提出一种非对称可控密集编码方案, 非对称信道为5×2×2×2维的4粒子团簇态。方案有两个控制者, 一个控制者对粒子进行正交基测量, 通过控制测量角来控制信道的纠缠度; 另一个控制者进行投影测量, 作用是通过测量产生密集编码的量子信道, 同时也可以控制编码传输能否进行。信道产生后, 通过发送者的提纯、编码操作和接收者的测量操作, 实现可控密集编码。传输的平均信息量为4×(1+log25)α2。方案还将基于4粒子团簇态的可控非对称编码扩展到N×2×2×2维非对称信道, 证明了非对称编码具有很强的扩展性。研究发现, 非对称编码的信息量随信道非对称程度的提高而增大。

针对电子支付系统的安全性和实用性需求,考虑到基于可控隐形传态的传统电子支付协议存在步骤繁杂、签名过程琐碎等问题,提出了一种基于量子稠密编码的电子支付协议。该协议运用量子密钥分配、单粒子测量、Bell测量和幺正变换等量子操作,依次进行了消息盲化、授权、签名和验证,从而完成了电子支付过程。新协议以三粒子纠缠态作为量子传输信道,能用较少的资源完成不同银行之间的交易。利用稠密编码代替可控隐形传态,可以实现仅传送一个量子位就传输2 bit经典消息。安全性分析结果表明,该协议能实现购买信息的盲化,满足不可否认性、不可伪造性和无条件安全性。

在三角量子阱中,考虑电子和光学声子的弱耦合,用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,导出了 三角量子阱中弱耦合极化子的声子平均数表达式,发现了电-声子耦合系数和声子平均数的线性关系。结果 表明电声子耦合强度对声子平均数的影响不可忽略,以半导体弱耦合材料为例讨论了两者之间明确的比例 性,此结果在实际研究中有一定的指导意义。

黑磷烯与石墨烯相比具有直接带隙和较高的载流子迁移率,与硅烯相比具有较高的稳定性,这 些优越的物理性质使其在新型量子器件的设计中具有巨大的潜在应用价值。采用幺正变换和变分相结 合的方法,推导出极性基底上单层黑磷烯中极化子、空穴-声子相互作用体系的基态能量以及带隙的能量 公式,研究了温度对极化子、空穴与声子相互作用体系的能量和带隙的影响。对典型极性基底上黑磷烯的 数值计算结果表明:极化子(或空穴-声子体系)的能量及带隙均随温度升高或截断波矢的增大而增大,随 声子频率的增大而减小,这说明黑磷烯中极化子的能量及带隙与基底材料直接相关,且温度对其性质的影响不可忽略。

采用线性组合算符和幺正变换相结合的变分方法,研究了抛物量子阱中强耦合极化子的声子平 均数,给出了抛物量子阱中强耦合极化子的声子平均数与量子阱受限强度和电子-体纵光学声子 耦合强度的关系。结果表明:强耦合极化子的声子平均数随量子阱受限强度、电子-体纵光学声 子耦合强度的增大而增大；随量子阱受限强度的减小,声子平均数趋于晶体材料的值;抛物量子阱 受限强度和耦合强度的增大加强了电声子之间的相互作用。

为了实现N位量子态秘密共享,提出利用四粒子cluster态作为量子信道, cluster态 虽然不是最大的 纠缠态,但是有比最大纠缠态更强健的性质,通信者Alice通过添加辅助粒子,并对量子态进行五粒子联合 测量, Bob(Charlie)对手中的粒子进行单粒子测量,并把结果和恢复量子态需要进行的操作告 知Charlie(Bob), Charlie(Bob)按照从Bob(Charlie)处得到的信息对手中的粒子进行相应的 操作,最后再根据需要,把量子态通过相应的量子线路得到所需要共享的量子态。安全性分析证明此 方案是安全的。

提出了使用GHZ的三粒子纠缠态作为量子信道来实现三个未知量子纠缠态的秘密共享,并 对方案的安全性进行了证明。该方案通过对粒子进行三粒子GHZ态的测量和X基测量,最后使用相 应的幺正变换来实现三个量子位的秘密共享。与相关文献相比,此方案既完成了对未知三粒子纠 缠态的秘密共享又没有增加量子信道的实现难度,为共享更多位的量子秘密共享方案提供了理论依据。

基于cluster态具有较强的纠缠顽固性, 提出两个利用四粒子cluster态传送任意单粒子态的量子信息共享方案. 第一个方案中发送者Alice、控制者Charlie和接收者Bob共享一个四粒子纠缠态, 首先Alice对自己拥有的粒子执行一个三粒子Von-Neumann联合测量, 然后Charlie对其拥有粒子执行Z基测量, 最后Bob根据发送者和控制者的测量结果, 对所拥有的粒子做适当的幺正变换, 就能重建共享的单粒子任意态. 第二个方案利用一个辅助粒子, 发送者Alice、控制者Charlie只需做Bell基测量, Bob通过比特位翻转和幺正变换即可得到Alice传送的量子态. 与已有方案相比, 两方案信息共享的成功概率为100%, 且只需四粒子cluster态为载体, 可在目前实验室技术条件下实现.

提出一种新型的基于三粒子3×2×2 维非对称纠缠量子信道可控密集编码方案。控制者(Charlie)对其手中2维粒子进行局域测量控制信 息发送者(Alice)和接收者(Bob)量子态塌缩,调控Alice和Bob量子态纠缠,实现Alice和Bob 3×2 维非对称量子信道纠缠调控。计算了Alice和Bob非对称密集编码平均信息传送量。分析表明, Charlie通过调节测量角θ 的大小可以控制Alice和Bob平均信息传送量。利用三粒子最大纠缠程度的3×2×2 维非对称纠缠量子信道, Charlie可以控制Alice和Bob密集编码传送信息量高于2比特,方案是高效的; 对于非最大纠缠程度的量子信道,传送信息量受到Charlie测量角θ 和三粒子量子态纠缠系数β共同调控。

提出了一种利用两粒子最大纠缠态和三粒子部分纠缠态作为量子通道, 成功实现量子隐形传态的方案,其中作为通道的三粒子部分纠缠态可以由一般的GHZ态经过 一个H门和CNOT门得到,并且与以往一般的三粒子通道相比,它可以传输更多的信息给接收者。 发送者Alice在以Bell基为底的基础上对手中的粒子进行测量,然后把测量结果通过经典信道告 诉控制者Charlie, Charlie以非最大纠缠Bell基为底,对粒子进行测量,把结果告诉接收者Bob, 最后Bob对粒子进行相应的幺正变换,即可得到最初态。此方案采用非最大纠缠态作为量子通道, 在Charlie的控制下,有可能实现传输概率100%的完美传输。