임의의 2 큐빗 전송을 위한 채널 구성

Abstract

멀리 떨어진 두 곳, 송신자와 수신자 사이에 임의의 양자 상태를 전송하는 양자 전송(quantum teleportation)은 1993년 베넷(Bennett)에 의하여 처음 소개 되었다. 그는 2 큐빗의 얽힘 상태를 이용하여 송신자(Alice)로부터 수신자(Bob)에게로 single 큐빗의 임의의 양자 상태가 전송되는 것을 보였다. 그 이후 양자 전송은 양자 정보 내에서 많은 과학자들에 의해 연구되어왔다. 특히 임의의 n 큐빗의 양자 상태를 전송하기 위해서는 큐빗의 얽힘 채널이 요구된다는 것은 이미 널리 알려진 사실이다. 즉, 임의의 2 큐빗 양자상태를 전송하기 위해서는 4 큐빗의 얽힘 채널이 필요하다. 2007년 Zha와 Song은 Transformation 연산자를 정의하여 4 큐빗의 얽힘 상태를 얽힘 채널로서 사용 가능한가를 살펴보는 조사방법을 연구했다.

우리는 이러한 양자 전송에서 양자 채널로서 사용될 수 있는 4 큐빗의 양자 상태들을 소개한다. 이때, Zha와 Song이 제안한 Transformation 연산자를 일반화하고 그것을 이용하여, 2 큐빗 상태의 전송에서 사용될 수 있는 4 큐빗 양자 상태들을 얻었다. 그리고 우리는 그 양자 상태들을 직교하는 16개의 그룹으로 분류하고, 각 그룹들 사이의 관계를 찾았다. 또한 이 상태들의 일반화된 표현을 제시한다. 그 양자 상태 중 하나의 상태를 채널로써 사용한 양자 전송의 세부 과정을 제시하고, 각 상태들의 대표 상태를 양자 채널로 사용할 경우 필요한 protocol을 제시한다.