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多粒子量子态的隐形传态和量子热纠缠

曹敏  
【摘要】:本文主要讨论了在多量子通道和一般的Bell基联合测量下,实现任意多粒子量子态的隐形传态的理论方案。计算并分析了四量子比特海森堡模型中相隔粒子间的量子热纠缠。 在新兴量子信息领域中,由于量子隐形传态在保密通信中的重要应用前景,得到了人们广泛的重视和关注,科学家们提出了许多不同的实施方案。其中,多粒子量子态的隐形传态作为“一对多”和“多对多”式量子通讯网络的重要理论基础,得到人们的高度重视。本文从量子纠缠的非局域性出发。应用未知量子态隐形传态的基本原理,讨论了多粒子任意量子态的隐形传态方案。 用n对相同的EPR纠缠态作为量子通道和一般的Bell基测量作为联合测量,实现了对n粒子量子态的确定性隐形传态。在这个理论方案中,我们发现对n粒子量子态的隐形传态可以分解成一系列单粒子量子态的隐形传态。在一般的纠缠量子通道中,通过引入一个辅助的二态粒子,运用2次不同的幺正变换,成功实现了对n粒子量子态的概率性隐形传态。综合上述方法,我们推导n粒子任意量子态隐形传态方案的一般形式,其成功实现量子隐形传态的几率决定于非纠缠对量子通道中的各个较小系数之积的平方。 量子纠缠作为量子信息论的基础,无论是在理论研究中还是在实验测量中都成为最令人注目的研究对象。在海森堡模型中自旋粒子间发现的量子热纠缠现象,很有可能得到实际运用。对各种不同海森堡模型下,相邻粒子间的量子热纠缠的研究有了很大进展。本文主要计算并分析了四量子比特海森堡模型中相隔粒子间的量子热纠缠。研究结果表明,在一定范围内外磁场可以诱导和增强相隔粒子间的热纠缠。在低温情况下,随着外磁场的变化,热纠缠经历2次突然改变,并在一定的磁场下维持恒定态。运用这个特殊的性质,有可能把它作为量子开关,在量子计算或量子通讯中使用。


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