Efficient Mediated Semi-Quantum Key Distribution Protocol Using Single Qubits
本文提出一种新的高效中介半量子密钥分发协议，通过让不可信第三方仅在X基下制备和测量量子比特，经典参与方仅在Z基下操作并执行Hadamard操作，在保持量子比特效率的同时提升实用性，并证明其安全性。
2024-05-06 quant-ph
Efficient Mediated Multiparty Semi-Quantum Secret Sharing Protocol Based on Single-Qubit Reordering
本文提出首个基于单量子比特重排序的中介多方半量子秘密共享协议，使经典用户Alice与多个经典Bob在不可信第三方协助下共享秘密，仅需两种经典能力，提高了量子比特效率并抵御已知攻击。
2025-08-07 quant-ph
Scalable Mediated Semi-quantum Key Distribution
中介半量子密钥分发（M-SQKD）允许两个有限的“半量子”或“经典”用户在第三方（TP）的帮助下建立一个秘密密钥，其中TP具有完全的量子能力并且可能是不可信的。最近已经研究了几个协议，用于两方场景，但没有人考虑用于多方场景的M-SQKD。本文设计了一种基于Bell态的循环M-SQKD协议，为实现多个“经典”用户的密钥分发提供了一种途径。然后，我们证明了该协议是无条件安全的渐近方案。该协议的密钥速率和噪声容限可以通过利用在信道中观察到的参数来导出。结果表明，我们的协议可以保持类似的安全性，一个完全量子的。我们还比较了所提出的协议与类似的协议在噪声容限，量子比特效率，通信成本和可扩展性。最后，本文的安全性证明方法可以为研究其他循环半量子密码协议的安全性提供参考。
2022-09-04 quant-ph
Chirality-induced one-way quantum steering between two waveguide-mediated ferrimagnetic microspheres
单向量子操纵对于量子技术，如安全的量子隐形传态具有重要意义。本文研究了手征波导电磁场中两个相距较远的钇铁石榴石（YIG）微球之间单向量子操纵的产生。我们认为每个YIG球中具有克尔非线性的磁振子模与波导中左、右传播的导光光子手性耦合。我们发现，磁振子模式之间的量子转向不存在非手性，而是仅以单向的形式存在（即，单向转向）。随着手征度的增加，可实现的最大转向明显提高。我们进一步发现，当波导的输出进行连续零差检测，转向可以大大增强，也可以通过调整手征实现强纠缠的非对称转向。我们的研究表明，手性可以有效地实现单向量子操纵。与其他通过控制固有耗散（例如腔损耗率）实现非对称转向的研究相比，我们的方案仅依赖于通过将微磁体定位在波导中实现的手性，并且是连续可调的，实验上更可行。
2022-10-03 quant-ph
Mediated Semi-Quantum Key Distribution
本文设计了一种新的量子密钥分发协议，允许两个有限的半量子或“经典”用户在全量子服务器的帮助下建立共享密钥。半量子用户只能在计算基础上准备和测量量子比特，因此必须依赖这个量子服务器在替代基础上产生量子比特，并执行替代测量。然而，我们假设服务器是不可信的，我们证明了我们的协议的无条件安全性，即使在最坏的情况下：当这个量子服务器是一个全能的对手。我们还计算我们的协议的密钥速率的下限，在渐近的情况下，作为在信道中观察到的错误率的函数，使我们能够计算我们的协议的最大容许错误。我们的研究结果表明，半量子协议可以保持类似的安全性，一个完全量子的。
2014-11-21 quant-ph
Quantum computation in semiconductor quantum dots of electron-spin asymmetric anisotropic exchange
当耦合半导体量子点中的电子自旋之间存在非对称各向异性交换时，可以得到普适的量子计算。通过控制两个局域幺正旋转，非对称海森堡模型可以转化为各向同性模型，从而实现基本的量子门。每个量子比特上的旋转是对称的，并且取决于非对称交换的强度和方向。轴对称局域磁场的实现有助于在各向异性耦合量子点中构建量子逻辑门。该方案可以有效地利用每个物理电子的自旋作为一个逻辑量子比特进行普适量子计算。
2008-03-06 quant-ph
Mediated Transmission of Quantum Synchronization in Star Networks
Renmin University of China（中国人民大学）；School of Physics, Renmin University of China（中国人民大学物理学院）；Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), Renmin University of China（中国人民大学量子态构建与操控教育部重点实验室）
研究量子星形网络中自旋-1粒子的中介同步传输，揭示了远程同步与准爆炸性同步的动态特性及非经典系统中的新可能性。
2026-03-03 quant-ph
Resolving Spin-Orbit and Hyperfine Mediated Electric Dipole Spin Resonance in a Quantum Dot
研究了单栅量子点中单电子自旋的电操纵。我们观察到，到目前为止被忽视的差异之间的超精细和自旋轨道介导的电偶极子自旋共振条件有重要的后果，在高磁场。在利用绝热快速通过来反演电子自旋的实验中，我们观察到了作为磁场的函数的异常宽且不对称的响应。模拟支持解释的线型在四个不同的共振条件。这些发现可能导致同位素选择性控制量子点中的动态核极化。
2013-06-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Environment-Mediated Quantum State Transfer
提出了一种基于两个量子比特与共同玻色子环境相互作用的量子态转移方案。相应的单模自旋玻色子哈密顿量通过映射到一个半无限阶梯中的波传播问题来求解，并得到了保真度。当量子比特与玻色子相等耦合时，保真度会提高，而非对称耦合时，保真度会降低。本文讨论了这种由玻色子介导的任意QST的完整相图。
2007-06-29 quant-ph
Semi-classical formula for quantum tunneling in asymmetric double-well potentials
尽管自从量子力学出现以来，人们已经研究了量子隧穿，但文献似乎没有包含一般非对称双阱势中隧穿的简单（教科书）公式。在强局域化的制度下，我们推导出一个简洁的解析公式的基础上的WKB半经典方法。讨论了两个不同的非对称势的例子：两个局域能级简并或非简并。对于第一种情况，我们还讨论了一个表现量子芝诺效应的含时问题。
2012-07-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave photon-mediated interactions between semiconductor qubits
在半导体量子点中实现远距离电荷或自旋量子比特之间的相干界面是量子信息处理的一个公开挑战。在这里，我们演示了由几十微米分离的双量子点电荷量子比特之间的共振和非共振光子介导的相干相互作用。我们提出了明确的光谱证据的集体增强的两个量子比特的共振耦合。当两个量子比特都从谐振器失谐时，我们观察到由虚光子介导的量子比特之间的交换耦合。在这两种情况下，明显的亮态和暗态的量子位场相互作用的对称性所管辖的被发现。我们的观察是在良好的定量协议与主方程模拟。提取的两个量子比特的耦合强度显着超过组合的谐振子量子比特系统的线宽。这表明该方法对于在基于量子点的系统中创建光子介导的双量子比特门是可行的。
2018-06-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Lightweight Mediated Semi-Quantum Secret Sharing Protocol
针对现有的半量子秘密共享协议存在两个问题：（1）分发者必须是量子用户，（2）经典用户必须配备特洛伊木马检测器，提出了一种新的中介半量子秘密共享协议（MSQSS），使经典分发者可以在不诚实的第三方（TP）的帮助下将自己的秘密共享给经典代理。提出的MSQSS协议采用单向量子通信，因此它是免费的特洛伊木马攻击。此外，安全性分析证明了所提出的协议可以抵抗集体攻击。与现有的SQSS协议相比，本文提出的MSQSS协议更轻量级，更实用。
2021-02-12 cs.CR quant-ph
Lightweight Mediated Semi-Quantum Key Distribution Protocol with a Dishonest Third Party based on Bell States
中介半量子密钥分发（MSQKD）协议是一个重要的研究课题，它允许两个经典参与者在第三方（TP）的帮助下安全地共享密钥。然而，在现有的MSQKD协议，有两个改进的问题，即（1）经典的参与者必须配备昂贵的检测器，以避免特洛伊木马攻击和（2）的可信度水平的TP必须诚实。据我们所知，没有一个现有的MSQKD协议可以解决这两个问题。因此，本研究以Bell态为量子资源，提出了一种经典参与者不需要木马检测器且TP不诚实的MSQKD协议。此外，所提出的协议被证明是安全的，对众所周知的攻击和经典的参与者只需要两个量子能力。因此，与现有的MSQKD协议相比，该协议具有更好的实用性。
2021-12-02 cs.CR quant-ph
Efficient mode conversion in an optical nanoantenna mediated by quantum emitters
在不同电磁模式之间转换信号是未来信息技术的资产。一般来说，稍微不对称的光学纳米天线使得光学纳米天线能够维持亮模式和暗模式之间的耦合。然而，转换效率可能非常低。在这里，我们表明，量子发射器的额外结合允许极大地提高这种效率。增强的局域态密度使量子发射体以极高的速率在其上能级和下能级之间循环;因此转换能量非常有效。该过程是强大的，相对于可能的实验公差，并增加了一个新的成分，同时研究和应用光学纳米系统中的耦合现象被利用。
2016-05-19 physics.optics quant-ph
Phonon-mediated population inversion in a semiconductor quantum-dot cavity system
研究了连续波驱动下量子点腔系统中的激子反转。使用极化子为基础的主方程，我们证明了激发态人口在0.9以上的InAs点在声子浴温度为4K。在激子驱动的系统中，主要机制是来自声子浴的非相干激发。对于腔驱动，其机制是声子介导的光子阶梯态的基态和激发态分支之间的切换，量子轨迹模拟清楚地表明了这一点。激子反转作为失谐的函数被发现是定性不同的激子和腔驱动，主要是由于腔过滤。主方程的方法使我们能够包括重要的辐射和非辐射衰变过程的零声子线，光子和声子散射方面提供了一个明确的基本动态，并承认简单的分析近似，有助于解释物理。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent microwave photon mediated coupling between a semiconductor and a superconductor qubit
半导体量子比特依赖于对限制在量子点（QD）中的电子或空穴的电荷和自旋自由度的控制。它们构成了量子信息处理的有前途的方法[1，2]，与超导量子比特[3]互补。通常，半导体量子位-量子位耦合是短程的[1，2，4，5]，有效地将量子位距离限制在受限粒子的波函数的空间范围内，这代表了对缩放以达到QD量子位的密集1D或2D阵列的显著约束。随着电路量子电动力学[6]的成功，最近已经实现了半导体QD中限制的电子的电荷[7，8]和自旋[9，10，11]自由度与存储在微波谐振器中的单个光子相互作用之间的强耦合机制。在这封信中，我们演示了超导transmon量子比特和半导体双量子点（DQD）电荷量子比特之间的相干耦合，该耦合由可调谐高阻抗SQUID阵列谐振器中的虚拟微波光子激发作为量子总线[12，13，14]。transmon-电荷量子比特相干耦合速率（$ \sim$ 21 MHz）超过transmon（$ \sim$ 0.8 MHz）和DQD电荷（$ \sim$ 3 MHz）量子比特的线宽。通过在一段受控的时间内将量子比特调谐到共振状态，我们观察到这个混合量子系统的组成部分之间的相干振荡。这些结果使得一类新的实验能够探索使用微波光子介导的两量子比特相互作用来创建半导体和超导量子比特之间的纠缠态。本文提出的方法和技术可转移到基于其他材料系统的QD器件，并且可以有益于基于自旋的混合系统。
2018-06-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of maximally entangled states in hybrid two quantum dots mediated by a spherical metal nanoparticle driven by external laser field
我们从理论上研究了由两个相互作用的半导体量子点组成的混合系统中量子关联的产生，该混合系统由金属纳米颗粒介导并耦合到外部激光场。除了直接偶极-偶极相互作用外，混合系统中存在的相互作用均采用半经典近似处理。我们报告的纠缠的形成，这给出了纠缠量子关联的信息，连续波和脉冲驱动的应用领域。我们已经发现，对于适当的值的混合系统的物理和几何参数的应用领域可以被调谐产生的量子关联的显着价值，使它们可以在量子信息和计算过程中是有用的。
2017-07-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-mediated coherent coupling between distant quantum dots
用于量子信息技术的可扩展架构需要选择性地耦合长距离量子比特，同时抑制环境噪声和串扰。在半导体材料中，量子点上的单个自旋与容纳费米模式的腔体的相干耦合为这一技术挑战提供了新的解决方案。在这里，我们展示了两个空间分离的量子点之间的相干耦合使用电子腔设计，利用在二维电子气的回音壁模式。腔介导的长距离耦合有效地最小化了点之间的不期望的直接串扰，并且定义了用于基于全电子闪烁器的量子信息处理的可扩展架构。
2017-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dielectric environment mediated quantum screening of one dimensional electron gas
放松“无限均匀背景”假设，计算了一维半导体纳米线在介电环境中的介电响应函数。结果表明，高介电常数（高于半导体介电常数）的介电环境降低了纳米结构内部自由载流子的屏蔽作用，而低介电常数的介电环境增加了自由载流子之间的库仑相互作用，增强了屏蔽作用的强度。在长波长极限下，电子气的介电屏蔽和集体激发仅由环境而不是半导体决定。静态介电函数的行为是特别解决在一个特定的波矢q=2k_F;波矢普遍出现在电荷输运的纳米结构
2011-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Semi-localization transition driven by a single asymmetrical tunneling
局域杂质通常只对少数单粒子能级产生强烈影响，因此在厄米体系中不能引起量子相变或任何宏观量子现象。然而，这可能发生在非厄米杂质上。基于精确解，研究了一维紧束缚环中嵌入单个不对称二聚体的多体基态性质。我们引入半定域态的概念来描述一种新的量子相位，它是从扩展态到定域态的一种交叉。其特殊之处在于，衰变长度与系统大小成正比，而不是通常的定域态。此外，谱统计是非解析的，因为不对称跳跃强度变化，导致基态的突然充电。这种QPT的显著特点是由于对称性未破缺，基态能量密度变化平滑。然而，还有其他的观测量，如基态质心和平均电流，表现出二阶QPT的行为。这一行为源于宏观单粒子本征态的时间反演对称性破缺。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
