量子行走与自旋系统上量子通信的最优态编码

近期工作表明，简单的相互作用自旋链可用作高保真量子通信的介质。我们描述一种使用守恒 z-自旋（此外任意）的自旋系统进行量子通信的方案。假定发送方与接收方各自直接控制若干自旋，发送方将消息态编码至其控制自旋的更大态空间上。我们展示了如何利用基于奇异值分解的简单方法找到使通信保真度最大的编码。此外，我们表明该解可用于在颇为不同情形下提高通信保真度：即不使用初态编码，但发送方与接收方各恰好控制两个自旋并随时间改变这些自旋上的相互作用。所提方法计算高效，并给出了多达 300 个自旋系统的数值例子。