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《中国科学技术大学》 2007年
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量子信道理论中的若干问题

秦涛  
【摘要】: 量子信息论,作为一门迅速崛起的新兴学科,主要研究使用量子物理体系来进行信息的传输。量子信息论充分的利用了量子力学中的基本原理(如量子态叠加原理)和基本概念(如量子纠缠)来实现信息的处理。虽然目前量子信息论仍处在实验和理论物理学家的原创性研究阶段,但它为量子论的实际应用提供了一个全新的视点和生长点,对它的深入研究必将拓宽和深化量子论本身。与以前应用量子力学完全不同的是,在量子信息论中人们利用的是量子态本身,其任务是量子态的存储、操纵、传输和读出。我们可以谨慎的预言,量子信息论的发展很可能会导致一个新的量子技术时代。 最初的一些量子信息处理方案都是针对离散变量(如自旋和极化)的量子体系(即量子比特)提出的。近几年,连续变量(如动量和位置)的量子信息处理方案引起了广泛的关注。连续变量体系的teleportation、纠缠交换、量子克隆、量子计算、量子纠错、纠缠纯化等被相应的提出;我们还提出了新的用连续变量和离散变量纠缠实现量子信息处理的方案。经过数十年的发展,量子光学已经是一门非常成熟而又充满活力的科学。它为检验量子力学的一些基本问题提供了必不可少的精密手段。连续变量的量子信息处理的一个突出特点是:它可以在量子光学实验中利用线性光学元件(如相移及分束器)操纵压缩态来实现;线性光学元件易于实现较高效率和精度的量子操作。因此,量子光学为各种连续变量量子信息方案提供了可行的手段。但在Bell不等式的实验检验中,人们大多使用那些具有离散变量的量子系统。运用非简并光学参数放大过程,人们可以产生双模压缩真空态,从而实现连续量子变量(如位置和动量)的Einstein-Podolsky-Rosen佯谬。在此基础上,连续量子变量变量系统的量子纠缠和非局域性及它们之间的关系就成了极大的理论兴趣之所在。 本文的主要工作有如下四个方面: 1.使用主方程对量子信道进行了讨论。给出了有损耗玻色信道的信道容量和保真度的具体表达式。 2.使用算子理论,给出连续变量teleportation量子信道的信道容量和保真度的具体表达式,并展开了相关的讨论。 3.研究了使用相对熵来区分离散量子信道和连续变量量子信道的方法。 4.研究了各种各样的高斯信道的保真度的变化规律。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O413

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