量子信息若干問題的研究.pdf

1、量子信息學是一門新興的交叉學科，是量子力學與信息科學相結(jié)合的產(chǎn)物。
　　 量子信息學大致可以分為兩個部分即量子通信和量子計算，量子通信研究的主要內(nèi)容包括量子隱形傳態(tài)，量子密集編碼，量子秘密分享，量子克隆等。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，人們已取得了一系列重大突破，使得該學科已成為當前國際前沿熱點課題之一。
　　 近些年來，量子計算機由于比經(jīng)典計算機有更強大的計算能力而備受人們的關(guān)注。眾所周知，量子邏輯門是量子計算機最基本的構(gòu)建模塊

2、，在量子計算和量子通信中扮演著重要的角色。在經(jīng)典計算機中，信息可以被精確復制。而對于量子計算機，由于量子不可克隆定理的局限，精確地拷貝任意未知量子態(tài)是不能實現(xiàn)的，因此人們要將更多的精力放在對近似的量子克隆理論的研究。本文提出了量子隱形傳態(tài)和密集編碼，量子邏輯門以及量子克隆的實現(xiàn)方案，取得的結(jié)果如下：
　　 1.利用腔QED 技術(shù)實現(xiàn)了量子隱形傳態(tài)和量子密集編碼基于原子與腔場大失諧相互作用并附加經(jīng)典場驅(qū)動實現(xiàn)了量子隱形傳態(tài)和密集編

3、碼。在整個過程中，原子與腔場之間不交換能量，而且腔場態(tài)和腔本身的衰減對方案的影響可以忽略，腔場只處于虛激發(fā)態(tài)，大大延長了有效的消相干時間，為方案的實驗可行性提供了保障。
　　 2.在離子阱中實現(xiàn)了量子SWAP 門利用處在線性阱中的兩個全同的三能級離子與兩個不同頻率的激光脈沖共振相互作用來實現(xiàn)兩比特量子SWAP 門的方案。在這個方案中消相干是可以被忽略的，并且目前離子阱技術(shù)在實驗上取得了大量的進展，因而我們的方案在目前的技術(shù)基礎(chǔ)上

4、是可以實現(xiàn)的。
　　 3.用線性光學元件和離子阱系統(tǒng)實現(xiàn)量子克隆(1). 用線性光學元件實現(xiàn)最優(yōu)對稱性實數(shù)態(tài)量子克隆建立在線性光學實驗技術(shù)的基礎(chǔ)上，我們提出了一個實驗可行的方案實現(xiàn)最優(yōu)對稱性12→實數(shù)態(tài)量子克隆和最優(yōu)對稱性13→經(jīng)濟型實數(shù)態(tài)量子克隆。因為光子易于操作，傳送速度快，而且傳送過程中不易與環(huán)境發(fā)生相互作用，所以線性光學系統(tǒng)也是實現(xiàn)量子信息操作的一種重要手段。基于目前的實驗技術(shù)，我們的方案在實驗上是可以實現(xiàn)的。
　

5、　 (2).在離子阱中實現(xiàn)最優(yōu)對稱性經(jīng)濟型態(tài)依靠量子克隆由于離子阱系統(tǒng)用于量子信息處理過程，在最近取得一系列的進展，尤其是阱中離子與光子的信息交換以及離子阱系統(tǒng)的可擴展性。多比特量子克隆無論在量子信息理論還是應用上都有著重要的意義；離子阱在多原子操作上的進步使得在離子阱中實現(xiàn)多比特量子克隆成為可能?；诖宋覀冊陔x子阱系統(tǒng)中提出了一個方案實現(xiàn)最優(yōu)對稱性13→經(jīng)濟型相位協(xié)變量子克隆和最優(yōu)對稱性經(jīng)濟型實數(shù)態(tài)量子克隆。我們的方案有如下優(yōu)點：1