【摘要】：本文提出在非對稱量子信道輔助下有效地實(shí)現(xiàn)非局域N-qubit受控幺正門的局域操作方案.分別設(shè)計兩個量子網(wǎng)絡(luò)去實(shí)現(xiàn)該非局域門.方案一用(N 2)個對稱的qubit-qubit Bell態(tài)和一個非對稱的qubit-qudit Bell態(tài)作為量子信道.它利用qubit-qudit Bell態(tài)中qudit的(N 2)個附加能級將(N 1)個非局域控制態(tài)的多個計算基態(tài)"隱藏"起來,簡化了該非局域門的操作.該方案的缺陷是,qudit的能級和所耗費(fèi)的1-qudit門隨N增加.在不改變網(wǎng)絡(luò)功能的條件下,方案二用(N 1)個非對稱的qubit-qutrit Bell態(tài)作為量子信道,對方案一進(jìn)行了優(yōu)化.該方案分別利用(N 1)個qutrit的第3能級僅將(N 1)個非局域控制態(tài)的某個計算基態(tài)"暴露"于隨后的操作,進(jìn)一步降低了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度,提高了操控速度.值得注意的是,兩個方案在不使用輔助系統(tǒng)的條件下所需的局域二體門僅為(3N 4)個.
[Abstract]:This paper presents an effective local operation scheme for nonlocal N-qubit controlled unitary gate assisted by asymmetric quantum channels. Two quantum networks are designed to realize the nonlocal gate. Scheme 1 uses (N ~ 2) symmetric qubit-qubit Bell states and an asymmetric qubit-qudit Bell state as quantum channels. It uses the (N ~ 2) additional energy levels of qudit in the qubit-qudit Bell state to "hide" a number of computational ground states of (N ~ 1) nonlocally controlled states, which simplifies the operation of the nonlocal gate. The defect of this scheme is that the energy level of Qudit and the cost of 1-qudit gate increase with N. Under the condition that the network function is not changed, scheme 1 is optimized by using (N + 1) asymmetric qubit-qutrit Bell states as quantum channels. In this scheme, the third level of (N + 1) qutrit is used to "expose" only a computational ground state of (N ~ (1) nonlocally controlled states to subsequent operations, which further reduces the complexity of the network and improves the control speed. It is worth noting that only (3N) 4 local two-body gates are required for the two schemes without the use of the auxiliary system.
【作者單位】： 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院光電子與物理學(xué)系;
【基金】：廣東省自然科學(xué)基金(編號:06029431)資助
【分類號】：O413;TP38

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本文編號：2202914