量子隐形传态及腔QED方案的研究

论文摘要

量子信息学是经典信息论与量子力学相结合而产生的新兴交叉学科，是以量子力学的态叠加原理为基础，研究信息处理的一门新兴前沿科学。量子信息学包括量子密码术、量子通信、量子计算机等几个方面，有着很重大的应用价值。量子通信是量子信息学的一个重要分支，主要包括量子隐形传态、量子稠密编码、量子秘钥分配等。其中，量子隐形传态是量子通信中最引人注目的方向之一，是一个新颖而有趣的研究课题。对量子隐形传态的深入研究将会极大的推动量子通信的进展，同时对它的研究又可以使人们对量子力学基本问题有更深入的了解，促进量子力学自身的发展。本文提出了几种量子隐形传态实现的方案。主要内容如下：1．n粒子量子态的量子隐形传送。本文研究利用了n个Einstein-Podolsky-Rosen（BPR）对作为量子通道，提出了一种实现n粒子任意态的量子隐形传送的方案。在此方案中，我们找到了通常量子隐形传态过程中发送者Alice的Bell测量结果与接收者Bob的么正变换之间的内在联系，从而使得Bob收到Alice的Bell测量信息后可确定他对粒子执行么正操作以完成隐形传态任务。这对于当n趋于很大时是尤其重要的。使用类似的方法，我们可以把这种方案推广到未知的任意d能级n粒子任意态的隐形传送。即利用n个广义Bell态作为量子通道，能够隐形传n个任意未知的d能级粒子量子态。2．单原子未知量子态的概率量子隐形传送方案。在这个方案中，我们研究了在腔QED二能级原子间实现未知量子态的最大几率传送的问题。由于原子是与大失谐的真空腔作用，此方案不受腔衰减的影响。3．腔QED中实现无需Bell测量的n粒子任意量子态的隐形传送。本文提出了一个在实验中可行的n个任意态二能级粒子的一个可行的量子隐形传送方案。比之前两节中探讨的量子隐形传送方案，此方案无需Bell测量，而且对腔场缺陷以及热场的反映不灵敏，只会受到实验误差的影响，可以达到很高的保真度。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• §1.1 量子通信中的基本理论
• §1.1.1 量子位
• §1.1.2 量子纠缠态
• §1.1.3 Bell基测量
• §1.2 量子隐形传态的基本理论
• §1.3 本文的主要内容
• 第二章 n粒子量子态的隐形传送
• §2.1 引言
• §2.2 n粒子任意量子态的量子隐形传送
• §2.3 n粒子d能级任意态的隐形传送
• §2.4 小结
• 第三章 在腔QED中实现单粒子概率量子隐形传态
• §3.1 引言
• §3.2 单原子未知量子态的概率量子隐形传送方案
• §3.3 小结
• 第四章 基于腔QED的无Bell测量的n粒子任意态量子隐形传送
• §4.1 引言
• §4.2 无Bell测量的n粒子任意态量子隐形传送
• §4.3 小结
• 第五章 总结和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已完成的论文
• 致谢