量子克隆变换在量子安全直接通信协议中发挥 W 类状态潜能

在三方之间的受控量子安全直接通信（Controlled QSDC）协议中，发送方将编码后的保密信息发送给接收方之一，而该信息只有在另一接收方同意合作时才能解码。该领域已对三量子比特 GHZ 状态进行大量研究，仅有少数工作涉及 W 状态。本文提出一种利用三量子比特 W 类状态的受控 QSDC 协议，涉及 Alice（发送方）、Bob（控制方）和 Charlie（接收方）。在该协议中，共享状态参数与密文紧密关联，使得它们极难被因式分解。我们指出，若接收方使用量子克隆机（QCM），则这些参数可被轻松分解，从而成功获取密文。我们发现该协议为概率性，计算了其成功概率。进一步，我们建立了成功概率与 QCM 效率之间的关系。一般而言，构建的 QCM 效率至少为 $\frac{1}{3}$，但我们展示当共享状态参数用作 QCM 参数时，其效率可得到提升。此外，我们推导了成功概率与共享 W 类状态纠缠程度之间的关系。我们分析得到的结果，发现即便是纠缠程度较低的 W 类状态，也在所提出的受控 QSDC 方案中发挥关键作用。