基于团簇态的量子隐形传态的理论研究

论文摘要

量子信息可以被解释为与利用量子力学进行信息处理有关的所有操作方式的概括,包括量子计算、量子隐形传态、不可克隆原理等。量子隐形传态是量子信息中最简单的一种,它在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律有非常重要的意义,如果量子隐形传态技术得以实现,它将在量子计算和量子通信等方面获得重要应用。自从1993年Bennet提出单粒子隐形传态方案以来,各种隐形传态方案相继被提出。本论文描述了基于四粒子团簇态(cluster state)的4种量子隐形传态的方案,此4种方案和以往各量子隐形传态方案相比,更容易实现,更方便应用于量子计算。方案1:以四个二粒子最大纠缠态作为量子信道,研究了发送者将一个未知的四粒子团簇态传送到远距离的接收者的隐形传态过程;由于四粒子团簇态的特殊性质,接收者只须施行64种可能的局部幺正变换便能接收到发送者传送的未知态,从而实现了四粒子团簇态的量子隐形传态。方案2:利用四粒子团簇态传送一个未知单粒子态从而实现可控量子隐形传态的方案;发送者对她自己拥有的两个粒子做一次Bell基联合测量,两控制者合作对其两粒子进行Bell基联合测量,接收者在两个控制者的帮助下对其自己的粒子做相应的幺正变换,即可得到要传送的单粒子态,完成该可控量子隐形传态。方案3:以非最大纠缠的Bell基为量子信道,研究了一个种利用四粒子团簇态传送一个未知单粒子的可控量子隐形传态;首先,发送者对她自己拥有的两个粒子做一次Bell基联合测量。其次,控制者对其两粒子进行非最大纠缠的Bell基联合测量。再次,接收者引入辅助粒子,在控制者帮助下对其两粒子做适当的幺正变换,再对辅助粒子进行测量。最后,接收者根据测量结果做适当的幺正变换便能重新构造出发送者所传送的未知态,完成该可控量子隐形传态。方案4:利用四粒子团簇态传送一个未知两粒子纠缠态从而实现可控量子隐形传态的方案,发送者对她自己拥有的三个粒子做一次三粒子纠缠完备基联合测量,控制者对其拥有的粒子作局域测量,接收者在控制者的帮助下对其自己拥有的两粒子做相应的幺正变换,即可重新构造出发送者要传送的未知态,完成该可控量子隐形传态。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 第二章 量子信息基础理论
• 2.1 量子力学基础
• 2.1.1 量子比特和量子叠加态
• 2.1.2 基与线性算子
• 2.1.3 Pauli 矩阵
• 2.1.4 幺正变换
• 2.1.5 量子纠缠
• 2.1.6 量子测量
• 2.1.7 塌缩理论
• 2.1.8 同时测量问题
• 2.2 量子隐形传态理论
• 2.2.1 量子隐形传态的提出及原理
• 2.2.2 量子隐形传态的分类及发展
• 第三章 传送四粒子团簇态的量子隐形传态
• 3.1 传送四粒子团簇态量子隐形传态的实现
• 3.2 小结
• 第四章 基于四粒子团簇态的可控量子隐形传态
• 4.1 两人控制的可控量子隐形传送的实现
• 4.2 非最大纠缠可控量子隐形传态的实现
• 4.3 三粒子完备基下的可控量子隐形传态的实现
• 4.4 小结
• 结束语
• 参考文献
• 研究成果及学术论文
• 致谢