We demonstrate that charge teleportation serves as a superior observable for Quantum Energy Teleportation (QET)-based cryptographic primitives. While following the LOCC protocol structure of earlier proposals, we show that decoding key bits via local charge rather than energy provides exact bit symmetry and enhanced robustness: by Local Operations and Classical Communication (LOCC) on an entangled many-body ground state, Alice's one-bit choice steers the sign of a local charge shift at Bob, which directly encodes the key bit. Relative to energy teleportation schemes, the charge signal is bit-symmetric, measured in a single basis, and markedly more robust to realistic noise and model imperfections. We instantiate the protocol on transverse-field Ising models, star-coupled and one-dimensional chain, obtain closed-form results for two qubits, and for larger systems confirm performance via exact diagonalization, circuit-level simulations, and a proof-of-principle hardware run. We quantify resilience to classical bit flips and local quantum noise, identifying regimes where sign integrity, and hence key correctness, is preserved. These results position charge teleportation as a practical, low-rate QKD primitive compatible with near-term platforms.


翻译:我们证明电荷隐形传态可作为基于量子能量隐形传态(QET)的密码原语的一种优越观测量。在遵循早期方案LOCC协议框架的同时,我们表明通过局域电荷而非能量解码密钥比特能提供精确的比特对称性和增强的鲁棒性:通过对纠缠多体基态进行局域操作与经典通信(LOCC),Alice的单比特选择可操控Bob处局域电荷偏移的符号,该符号直接编码密钥比特。相较于能量隐形传态方案,电荷信号具有比特对称性,可在单一基中测量,并且对实际噪声和模型缺陷具有显著更强的鲁棒性。我们在横场伊辛模型(星型耦合与一维链)上实例化该协议,获得两量子比特的闭式解,并通过精确对角化、电路级仿真以及原理验证硬件实验对更大规模系统的性能进行验证。我们量化了方案对经典比特翻转与局域量子噪声的抵抗能力,确定了符号完整性(亦即密钥正确性)得以保持的参数区域。这些结果表明电荷隐形传态是一种实用、低速率且兼容近期平台的量子密钥分发原语。

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