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Efficient characterization of multi-qubit states and their application to demonstrate measurement only blind quantum computing
Marie-Christine Röhsner
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Philip Walther
DOI
10.25365/thesis.34294
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30069.69311.443154-5
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Quantenzustände, welche aus mehrerern Qubits bestehen, sind die grundlegende Ressource für zukünftige Quanten-Computer und Quanten-Kommunikation. Um die verlässliche Realisierung dieser Anwendungen zu ermöglichen, muss die experimentelle Herstellung des gewünschten Multi-Qubit Zustands sichergestellt werden. Diese Arbeit stellt die Implementierung einer neuen Methode zur Charakterisierung von Multi-Qubit Stabilizer-Zuständen vor. Sie basiert auf dem Konzept der Identity Products (IDs) und benötigt nur N+1 Messeinstellungen für einen N-Qubit-Zustand. Wir charakterisierten einen experimentell erzeugten vier-Qubit linearen Cluster-Zustand, sowie einen drei- und einen vier-Qubit GHZ-Zustand und verglichen unsere Resultate mit anderen Methoden zur teilweisen und vollständigen Zustands-Charakterisierung.
Außerdem wird die Implementierung einer möglichen Anwendung für die charakterisierten Zustände gezeigt, das sogenannte "measurement only blind quantum computing".
Dieses neue Protokoll erlaubt einer quasi-klassischen Auftraggeberin Alice, welche nur die Möglichkeit hat, einzelne Qubits zu messen, eine Quanten-Berechnung an einen nicht vertrauenswürdigen Anbieter zu delegieren ohne, dass er einen Teil ihrer Informationen erhalten kann. Des Weiteren kann sie überprüfen, ob der richtige Zustand als Ressource erzeugt wurde. Unsere Implementierung basiert auf dem vier-Qubit linearen Cluster-Zustand, für welchen wir ein besonders starkes Überprüfungsprotokoll demonstrieren.
Abstract
(Englisch)
Multi-qubit quantum states are the basic resource for future quantum computation and quantum communication. For the reliable realization of these applications the experimental generation of the desired multi-qubit state has to be certified. This thesis presents the implementation of a new method to characterize multi-qubit stabilizer states which are of particular interest for quantum computing schemes. It is based on the concept of Identity Products (IDs) and relies on just N+1 measurement settings for a N-qubit state. We characterized an experimentally generated four-qubit linear cluster state, as well as a three- and a four-qubit GHZ state and compared our results to other methods for partial and full state characterization.
Furthermore, the implementation of a possible application for the characterized states, measurement only blind quantum computing, is shown. This new blind quantum computing protocol enables a quasi-classical client Alice, only able to perform single-qubit measurements, to delegate a quantum computation to an untrusted provider without leaking any of her information to him. Moreover, she can verify the preparation of the correct resource state. We show an especially elegant verification protocol for quantum computer resources by using a four-qubit linear cluster state.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Multi-qubit state characterization Blind Quantum Computing multi-qubit states
Schlagwörter
(Deutsch)
Zustands-Charakterisierung Blindes Quanten Computing Multi-Qubit States
Autor*innen
Marie-Christine Röhsner
Haupttitel (Englisch)
Efficient characterization of multi-qubit states and their application to demonstrate measurement only blind quantum computing
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
92 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Philip Walther
Klassifikationen
33 Physik > 33.23 Quantenphysik ,
33 Physik > 33.38 Quantenoptik, nichtlineare Optik
AC Nummer
AC12178914
Utheses ID
30439
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |