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《中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所)》 2005年
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量子态信息的传输与量子态的远程操作

陈爱喜  
【摘要】: 在量子信息领域,对信息的传输一直以来是研究的主要课题,最为引人注目的量子信息的传输是量子隐形传态(teleportation)方案和量子态远程制备(RSP)方案。在这两种方案的基础上,本文讨论了量子信息传输的一些过程,我们利用纠缠态作为资源,考察了量子隐形传态中待传送态的重建以及在噪声存在的情况下,量子态的远程制备过程。此外,利用态算子(state-operator)的特性,在对信息处理的过程中实现对量子态的远程操作。本文主要内容包括以下几个方面: 1.在量子隐形传态方案中,待传送态(初始态)可以被传送到遥远的对方,但因为隐形传态过程遵循量子态不可克隆定理,使得发送方不再拥有初始态。对于单个量子比特的隐形传态,本文提出一种方案,可以实现初始态的重建:方案的第一步采用多粒子非最大纠缠态作为量子信道,实现隐形传态;第二步,引入量子态的制备者,并在制备者的帮助下,使得发送方可以从新获得初始态,从而实现量子态的重建,由于采用的是多粒子非最大纠缠态作为资源,因此信息传输过程中,可以以某些概率得到初始态的多份拷贝。这种方案推广到纠缠态在隐形传态中的重建。 2.讨论了噪声对远程态制备的影响,用迹距来描述初始态和输出态间的接近程度,在两种不同的情况下,分析了噪声对远程态制备的影响。在第一种情况下,考虑用两Bell态的混合态作为量子信道,研究发现远程态制备的迹距依赖于Bell态的混合比和待传送态的初始特征。在第二种情况下,选用两自旋为1/2的粒子形成的最大纠缠态作为量子信道,假定自旋与环境的耦合模式是随机模式,采用一套极化矢量来描述系统的密度矩阵,经过计算得到远程态制备的迹距,分析了消相干效应对远程态制备的影响。 3.在纠缠态的远程制备方案中,考虑系统处于开放的状态,由于与环境的耦合,系统的主方程表示成Lindblad形式,信道遭受的量子噪声可以表示成Lindblad算子形式,通过对主方程的求解,计算出信息传输过程中保真度的表达式,详细讨论了不同类型的噪声对远程态制备的影响。 4.态算子描述的是发送方的量子态和作用于接收方态矢上的操作之间的关联,利用态算子的特性可以实现对量子态的远程操作。首先讨论了利用多体GHZ态制备出描述多方之间关联的态算子,根据多体态算子的特性,在N个通信方之间实现了对量
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O413

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