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利用部分纠缠态的概率密集编码及非对称密集编码方案

王美玉  
【摘要】:量子信息是信息科学与量子力学相结合的新兴交叉学科,包括量子通信和量子计算两个重要方面。量子密集编码是量子通信的一个重要分支,其基本原理是通信双方共享处于最大纠缠态的一对粒子,从而建立量子通道。发送方在四种可能的幺正变换中任选一种对其纠缠粒子进行操作,这种作用实际上是将两个比特的经典信息进行编码。其后,发送方将粒子发送给接收方,接收方通过对两个粒子进行Bell基测量,即可确认发送方所做的变换,从而获得两个比特的信息。也就是说,使用量子纠缠现象可以实现只传送一个量子位而传输两个比特的经典信息,这就是所谓的量子密集编码。 由于热库引起的消纠缠问题的存在,量子通道通常不易保持最大纠缠态。鉴于此种情况,第三章提出了利用部分纠缠态作为量子通道的两个概率密集编码方案:两方之间的概率密集编码及多方通讯的概率密集编码,其本质都是利用粒子的部分纠缠态作为量子信道,通过引入辅助粒子和进行联合幺正变换,经典信息传输的量子密集编码方案以一定的概率实现。 另一方面,在以前的研究中,进行密集编码的量子通道都是对称量子通道,即发送方和接收方的Hilbert空间维数相同,我们将量子通道由对称推广到非对称情形。第四章提出了利用不同能级粒子的最大纠缠态作为量子通道的非对称密集编码方案,计算了此方案的传输效率。在发送方拥有更多能级粒子时,通过纠缠转移的方法,将量子通道由对称通道变为非对称通道,从而提高了密集编码的传输效率。


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