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《安徽大学》 2011年
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量子Zeno效应及其在量子通信中的应用

孙权海  
【摘要】:量子信息是由量子力学和信息科学相结合而发展起来的新兴学科,主要由量子通信和量子计算两部分组成。近年来量子信息因其独特的优越性而受到人们的普遍关注。其中量子通信由于具有较高的实际应用价值,而在量子信息中占有极其重要的地位。此外,近年来量子Zeno效应在量子通信领域中的应用已经取得了实质性的进展,同时发挥着比较重要的作用。在量子通信过程中,基于量子Zeno效应人们主要研究的是量子态保存,纠缠态保护,纠缠制备和纯化,量子纠错以及克服消相干效应等,并提出了许多新颖的可行方案。 口前,人们对量子Zeno效应的研究基本上只针对初始态为纯态的量子系统。然而现实存在的量子系统由于不可避免地与其周围环境相耦合而处于混合态,因此研究混合态系统的量子Zeno效应将更加具有实际意义。另外,多维量子系统的演化过程是比较复杂的,但其更加接近于实际存在的物理模型。同时关于多维系统的量子Zeno效应的研究比较少见,多数只关注qubit系统。鉴于此,本论文基于量子Zeno效应的基本原理分别研究混合态系统和多能级系统量子Zeno效应的存在性问题,以及其在量子通信中的应用。主要研究内容如下: (1)假设存在一对纠缠粒子,当我们单独考虑其中一个粒子时,其状态其实是一个混合态。若对两粒子系统进行频繁的测量,最终我们感兴趣的粒子的状态将以一定概率仍处于其初始混合态上,而当测量次数足够大时此概率将接近于1。因而可证明混合态不稳定系统量子Zeno效应的存在性; (2)考虑三种典型的三能级量子系统即∧-型、V-型和级联型三能级原子,基于量子Zeno效应的基本原理,验证了三能级系统中量子Zeno效应的存在性。同时,在此基础上拓展到高维量子系统,也可证明量子Zeno效应在高维系统中的存在性; (3)基于量子Zeno效应,提出实现远程纠缠纯化的新的高效物理方案。类空分离的两用户分享一对非最大纠缠粒子对,两用户分别引入辅助粒子。在对辅助粒子和纠缠粒子实施联合幺正操作后,分别对各自的辅助粒子实施频繁的测量,使辅助粒子仍处于初始态上,这样就实现了对纠缠粒子对的所谓类Zeno测量。该类Zeno测量会使远程纠缠粒了对的纠缠概率地提高。
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O413.1;TN918.1

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【参考文献】
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