基于纠缠辅助双分支相干控制的确定性远程非局域双量子比特门实现

《Scientific Reports》：Entanglement-assisted coherent control for deterministic quantum gate teleportation

　　摘要量子门量子隐形传态使得空间上分离的参与方能够利用预先共享的纠缠、局部操作、测量和经典通信来实现非局域量子操作。本文提出了一种基于纠缠辅助的双分支相干控制架构，用于确定性远程实现非局域双量子比特门。在该架构中，双方分别在自己的输入量子比特上对两对局部酉操作进行相干选择，这一结构可以通过空间路径叠加自然地编码。该协议在算子层面进行表述，使得确定性操作能够独立于输入态参数化而得以确立，同时明确了其适用范围。对于双量子比特酉目标，我们证明确定性分支条件限制了平衡双分支试探函数的非局域域：除了局域乘积操作之外，任何可实现的非局域酉门都必须局域酉等价于CNOT/CZ类。我们构造了明确的CNOT和受控Z实现，作为该唯一非局域等价类的两个代表。此外，我们还引入了一种光子路径编码和破坏性分支读出方案，其中空间路径编码相干控制自由度，偏振携带计算量子比特，从而展示了所提架构如何进行物理编码。