EXPRESS LETTER

Quantum Voting Machine Encoded with Microwave Photons

Yu Zhang(张钰), Chuiping Yang(杨垂平), Qiping Su(苏奇平), Yihao Kang(康逸豪), Wen Zheng(郑文), Shaoxiong Li(李邵雄), and Yang Yu(于扬)

Chin. Phys. Lett. 2024, 41 (7): 070302

DOI: 10.1088/0256-307X/41/7/070302

文章亮点

该文章在电路QED中创新性地提出了一种具有可拓展性微波光场量子比特编码的量子投票器方案，利用一种新颖的多比特量子相位门实现了投票结果的匿名性以及可验证性。该量子投票器在物理实现上具有普适性，即在其他物理系统中如果可以实现文章中的多比特量子相位门，同样可以实现量子投票器。

上图：量子投票器的量子态。前N个量子态表示投票者的投票状态，最后一个量子态是待表决的量子态（用于表示被投票的事件）。下图：量子投票器的原理示意图。仅当X=1时，引入的相位只和投票者所处态的总数有关。

微波光场量子比特编码的可拓展性量子投票器

研究背景

投票器是一种广泛使用的决策工具，用于对具体提案进行投票表决。只要获得超过一定比例(通常为50%)的票数，提案就可以通过并实施。匿名性和投票结果的可验证性是投票器的基本要求。近年来，一些量子投票方案被提出，如使用单粒子态的量子投票协议、基于非正交相干态的量子投票协议、基于局部不可区分正交态的量子投票方案，以及基于多粒子纠缠态的简单量子投票方案。然而，在电路QED中量子投票器尚未得到实现。

内容简介

最近，南京大学于扬教授课题组在电路QED中提出了一种微波光场量子比特编码的量子投票器方案。该方案利用一种新颖的多量子比特相位门，操作简单，只需一步即可完成投票过程，并只需通过测量单个比特的相位信息即可获得投票结果，同时能够保证投票者的匿名性。该量子投票器还具有可扩展性，可以支持大规模投票。文章还指出，该量子投票器的物理实现并不局限于电路QED。数值模拟表明，在当前的量子技术条件下，该量子投票器具有可行性。

研究意义

该文章提出的量子投票器，不仅具备可扩展性，还具有普适性。这为量子投票器在多样化物理平台的实现铺平了道路，并为未来大规模应用提供了可行的理论方案。

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