量子信息學(xué)中幾個(gè)基本問(wèn)題的研究.pdf

1、量子信息論(quantuminformationtheory)是量子論與經(jīng)典信息論相結(jié)合的新興交叉學(xué)科。本論文所述的工作主要涉及量子信息論領(lǐng)域的三個(gè)方面：量子隱形傳態(tài)(quantumteleportation)、糾纏態(tài)的純化(purificationofentangledstate)、糾纏(entanglement)隨時(shí)間的演化。 在第二章，我們提出了四種尚未見(jiàn)于報(bào)道的可實(shí)現(xiàn)的量子隱形傳態(tài)方案，即：(1)提出了以三對(duì)非最大糾纏態(tài)

2、粒子作為量子信道來(lái)實(shí)現(xiàn)三粒子糾纏態(tài)的量子幾率隱形傳態(tài)方案，并給出了此方案?jìng)鬏敵晒Φ目値茁?。在此方案中發(fā)送者Alice作三次Bell態(tài)測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果通過(guò)經(jīng)典信道告訴Bob，Bob根據(jù)接收到的信息即可通過(guò)相應(yīng)的幺正變換來(lái)重建Alice要傳輸?shù)牧孔討B(tài)。(2)探討了分別利用四個(gè)三態(tài)粒子的最大糾纏態(tài)和非最大糾纏態(tài)作為量子信道來(lái)實(shí)現(xiàn)一未知的三個(gè)三態(tài)粒子的糾纏態(tài)的隱形傳態(tài)方案。本節(jié)首先闡述量子信道是最大糾纏態(tài)的情況，然后進(jìn)一步闡述量子信道是非最大

3、糾纏態(tài)的情況，我們發(fā)現(xiàn)在后者情況時(shí)，通過(guò)引進(jìn)一個(gè)輔助粒子，并實(shí)施一幺正變換，即可以一定的幾率完成三個(gè)三態(tài)粒子的糾纏態(tài)的隱形傳態(tài)。(3)討論了利用糾纏交換的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)一未知的兩個(gè)三態(tài)粒子的糾纏態(tài)的量子隱形傳態(tài)方案。我們會(huì)注意到，當(dāng)采用糾纏交換的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)時(shí)，與其他方法相比，量子信道將浪費(fèi)更多的糾纏態(tài)資源。(4)研究了利用一個(gè)二能級(jí)原子與腔場(chǎng)的相互作用，通過(guò)大失諧的J-C模型制備出原子與腔場(chǎng)的糾纏態(tài)，用此糾纏態(tài)作為量子信道來(lái)傳輸

4、腔場(chǎng)的薛定諤貓態(tài)。在此方案中我們只使用了一個(gè)二能級(jí)原子和兩個(gè)腔場(chǎng)，而沒(méi)使用更多的輔助粒子。 在第三章，提出了利用糾纏交換的方法來(lái)純化兩粒子和三粒子的糾纏態(tài)，并將該方法推廣到多粒子糾纏態(tài)的純化上，且導(dǎo)出了從部分糾纏態(tài)獲得最大糾纏態(tài)的成功幾率。由于在實(shí)際的量子通信中，通常需要最大糾纏的量子態(tài)作為信息傳遞的量子信道，這就需要從大量低糾纏度的量子態(tài)中提取具有盡可能高的糾纏度的量子態(tài)，因此糾纏態(tài)純化的研究既有積極的理論意又有一定的實(shí)用價(jià)值