噪声条件下的远程态制备

论文摘要

量子信息科学是现代量子理论与信息科学相结合的产物,它主要研究量子通信与量子计算。在量子通信领域,作为传输量子信息的两种典型方案——量子隐形传态和远程态制备一直以来倍受关注。本文主要研究噪声情况下的远程态制备过程。本文首先回顾了有关量子纠缠的一些基础知识和对量子态的一些基本操作。然后,介绍了理想情况下量子隐形传态和远程态制备的基本思想和方法,包括以EPR态作为量子信道来传输单比特量子态,利用EPR态来远程制备单比特量子态以及利用GHZ态来远程制备纠缠态方案。本文着重研究当量子信道受到环境噪声影响时的远程态制备过程,其环境噪声可以表示成Lindblad算符形式。通过求解Lindblad形式的主方程来研究量子信道随时间的演化,用迹距离和保真度来描述输出态与初始待制备态的接近程度。本文研究了噪声影响下以EPR态和两体部分纠缠态作为量子信道来分别远程制备单比特态的量子过程,采用迹距离来度量了不同噪声情况下输出态与初态的接近程度。本文还研究了以GHZ态作为量子信道分别遥远制备单体量子态和两体纠缠态,采用保真度来描述噪声对远程态制备的影响,并计算了不同种类噪声情况下的平均保真度。研究表明,z方向的噪声对远程态制备的影响最弱,而x,y,z方向的噪声同时存在时对远程态制备的影响最大。本文所讨论的量子噪声对远程态制备过程的影响,对于研究在实际量子系统中的信息传输是有帮助的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪言
• 1.1 量子纠缠的基本概念
• 1.1.1 量子纠缠态的定义
• 1.1.2 几种典型的量子纠缠态
• 1.2 量子比特的一些基本操作
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 量子信息的传输与提取
• 2.1 量子隐形传态
• 2.2 远程态制备
• 2.2.1 远程制备单比特态
• 2.2.2 远程制备两体纠缠态
• 2.3 小结
• 第三章 量子噪声与信息接近程度的描述
• 3.1 量子噪声
• 3.2 信息接近程度的描述
• 3.2.1 迹距离（trace distance）
• 3.2.2 保真度（fidelity）
• 3.2.3 迹距离与保真度的关系
• 3.3 小结
• 第四章 噪声影响下基于两体纠缠态的远程制备
• 4.1 利用EPR态进行遥远制备的迹距离
• 4.2 利用部分纠缠态进行遥远制备的迹距离
• 4.3 小结
• 第五章 噪声影响下基于GHZ态的远程制备
• 5.1 远程制备纠缠态的保真度
• 5.2 远程制备单比特态的保真度
• 5.3 小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表和己完成的论文目录
• 致谢