为了满足多用户安全通信的需求，利用四粒子cluster态的纠缠特性和测量-重发操作提出一个四方半量子密钥协商协议。该协议能够使一个全量子方和三个半量子方在无可信第三方协助的情况下进行密钥协商，并公平地建立共享密钥。由于该协议的半量子方仅需执行简单量子态制备、测量和反射操作，因此该协议降低了对参与者能力和设备的要求。研究结果表明，该协议在有效地抵御参与者攻击和所有外部攻击的同时具备良好的性能。

提出了一个由三方共享五粒子Cluster态为量子通道进行单粒子双向隐形传送的方案。 方案中通信双方Alice和Bob各拥有五粒子Cluster态中的2个粒子以及未知单粒子态的粒子A和B, 控制者Cindy拥有Cluster态中1个粒子。Alice和Bob首先分别对手中的粒子A, B以及通道中的1个粒 子做Bell基测量。并通过经典信道将测量结果告知对方以及控制者Cindy。接着, Cindy对手中的粒 子做单粒子投影测量,并通过经典信道告知Alice和Bob测量结果。Alice和Bob根据三方的测量结果 分别对手中的另一个粒子做出相应的幺正操作得到对方所要传送的量子态,使单粒子态的受 控双向隐形传态的目的得以实现。

为了实现N位量子态秘密共享,提出利用四粒子cluster态作为量子信道, cluster态 虽然不是最大的 纠缠态,但是有比最大纠缠态更强健的性质,通信者Alice通过添加辅助粒子,并对量子态进行五粒子联合 测量, Bob(Charlie)对手中的粒子进行单粒子测量,并把结果和恢复量子态需要进行的操作告 知Charlie(Bob), Charlie(Bob)按照从Bob(Charlie)处得到的信息对手中的粒子进行相应的 操作,最后再根据需要,把量子态通过相应的量子线路得到所需要共享的量子态。安全性分析证明此 方案是安全的。

在电路量子电动力学系统中, 本文提出利用磁通比特和LC电路间的耦合来制备多比特的一维cluster态的方案。方案中, LC电路作为中间转化器, 通过选择恰当电磁场的参数和调节比特间的能级间隔, 使磁通比特间发生纠缠从而制备出多比特的一维cluster态。在大失谐的条件下, 磁通比特和量子数据总线间的相互作用可通过调节虚光子来转化。此外, 该方案的合理性也已在实验上得到了证明。

基于弱的交叉克尔效应和线性光学元件, 利用光子偏振宇称门呈现了一个关于制备Cluster态的方案.本方案引入了交叉克尔非线性介质, 采用了对相干探测模的非破坏测量, 有效实现了光子与光子间的相互作用, 进而获得所期望的光子纠缠态, 同时可以提高制备的成功概率和制备态的保真度.通过本方案可以制备接近完美保真度的四光子偏振Cluster态, 并具有接近1的成功概率.在本方案的基础上通过利用线性光学元件还可以获得3N+1个光子的偏振Cluster态.

提出两个二能级原子纠缠态的隐形传态方案，方案中选用由四个全同二能级原子组成的非最大纠缠Cluster态作为量子信道.研究表明，接收者根据发送者传送的经典信息，通过引入一个附加原子并实施相应的幺正变化，即可以一定的概率重构原子态，此概率由Cluster态中绝对值最小的两个系数决定.该方案中使用的是Cluster非最大纠缠态作为量子信道，因此与其他方案相比该方案可以节约更多的纠缠资源和经典信息.如果使用Cluster最大纠缠态作为量子信道，那么此方案即为一般的量子传态方案，成功传送的概率为100%.

提出一个在腔QED中产生cluster-型纠缠相干态的方案。基于三能级Λ型原子和双模腔场之间的大失谐相互作用，原子的自发辐射可以忽略。 此外，腔场的初态是真空态。在这个方案中，对原子进行测量后，能够产生腔场cluster-型纠缠相干态，并讨论了实验的可行性。

提出一个用Cluster态作为量子信道远态制备两量子态的方案，并计算了此方案成功的概率和消耗的经典信息。一般地，Bob能成功地制备初态的概率是1/4, 消耗的经典信息是1/4经典比特。然而，在六种特殊情形下，消耗一些多余经典信息后，成功的概率能达到1/2甚至1。

提出基于Cluster态量子对话,这使得合法双方可以直接交换4位秘密信息。和3粒子W态相比较,此协议有以下优点: 经过两步安全检查后,通过单光子发射和两位经典信息的帮助,可以相互传输4比特秘密信息。还可以克服拦截 重发攻击、纠缠测量攻击和最优化非相干攻击。

提出了利用一个四粒子类簇态来实现一个任意两粒子态的隐形传送方案.如果接受者能根据发送者提供的测量信息对量子态实施一个合适的幺正变换，那么隐形传送就能以一定的概率实现.由于该方案中充当量子信道的是部分纠缠态，因此该方案比以前基于最大纠缠态的方案更具有现实意义.同时研究导出一个重要的结论：可以从一个四粒子类簇态(部分纠缠态)中以一定的概率提取出一个四粒子簇态(最大纠缠态)，这个概率等于成功隐形传态的概率.