多种信道的量子隐形传态

论文摘要

本文主要讨论了通过正则变量和非最大纠缠信道可以实现量子隐形传态,用一维海森堡链的热纠缠混合态作为量子信道可以实现纠缠隐形传态,并分析了具有振幅阻尼的量子噪声对隐形传态中各个环节的影响。在量子通讯的理论中,人们在通信的双方建立起纠缠态信道,利用局域的幺正操作和经典通道(LOCC),完成未知量子态的远程传输。本文从基本的隐形传态理论出发,用粒子数和算符以及相位差算符,并通过这两类算符的共同本征态作量子通道实现了任意两粒子态的隐形传态。结果表明,正则隐形传态的局域幺正操作具有更一般的形式,可以简化过程。在量子通讯的实验中,由于外界环境的影响,我们难得到最大纠缠纯态。量子信道可能以混合纠缠态的形式出现。而固体材料中的热平衡态就是一种重要的混合纠缠态。本文利用两个独立的一维海森堡链的热纠缠态作为量子信道,实现了两粒子纠缠态的远程传输,分析了外界温度、磁场对输出纠缠和传输保真度的影响。我们发现纠缠在传递后会减少,当信道提供的纠缠不少于某一个值时,纠缠隐形传态才能完成。当海森堡链的交换作用较弱时,磁场可以在一定程度上提高保真度。为了衡量这个信道传输经典信息的能力,我们还计算了互相关信息量。互相关信息量会随着温度和磁场的增大而减小,而且输入信号态的纠缠性质并不能提高互相关信息量。由于测量,量子体系会与周围环境发生作用,信道中带有量子噪声。本文就研究了具有振幅阻尼的量子噪声对传输保真度的影响,用几何的形式表现了由噪声引起的量子信息的损失。即使信道噪声很大,也能保证量子隐形传态要优越于经典通讯。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 正则变量的量子隐形传态
• 1.2 非最大纠缠信道的隐形传态
• 1.3 本论文的研究目的和主要内容
• 参考文献
• 第二章 正则量子隐形传态
• 2.1 正则变量的特征
• 2.2 两粒子态的正则量子隐形传态方案
• 参考文献
• 第三章 海森堡热纠缠态信道的隐形传态
• 3.1 一维海森堡链的热纠缠态
• 3.2 混合态信道的隐形传态
• 3.3 以磁场中海森堡链作信道的隐形传态
• 1. 纠缠变化和平均保真度
• 2. 互相关信息量
• 参考文献
• 第四章 量子噪声信道的隐形传态
• 4.1 隐形传态的量子线路
• 4.2 振幅阻尼量子噪声的影响
• 1. Bloch 球的几何表示
• 2. 噪声信道的平均保真度
• 参考文献
• 第五章 总结和展望
• 攻读硕士学位期间完成的主要研究成果
• 致谢
• 详细摘要