非理想条件下的量子隐形传态问题研究

论文摘要

量子隐形传态是量子信息处理中一个非常重要的研究课题,在量子通信和量子计算中具有非常重要的意义。隐形传态过程需要通过量子信道和经典信道来分别传递量子信息和经典信息,现实中的传输信道都不可避免地受到噪声的干扰,本文就是从鲁棒性的角度,着重研究非理想信道条件下的隐形传态问题。本文主要研究了三个方面的问题:首先,当量子信道为纯态非理想信道时,我们研究了隐形传态问题,分析了经典信息消耗和传输成功概率。我们考察了三种典型的非理想量子信道:EPR态、三粒子GHZ态和三粒子W态。其次在量子信道为以上三种纯态纠缠,而经典信道受到噪声干扰情况下,我们研究了隐形传态问题,并分析了三种信道的抗噪声干扰能力。最后在量子信道为混态纠缠条件下,用半定规划方法设计最优操作以使隐形传态的保真度达到最大。

论文目录

• 符号索引
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 量子隐形传态的研究进展
• 1.1.1 量子隐形传态的理论进展
• 1.1.2 量子隐形传态的实验进展
• 1.2 量子信息的基本知识
• 1.2.1 量子态
• 1.2.2 密度算子
• 1.2.3 量子测量
• 1.2.4 幺正操作及性质
• 1.2.5 保真度
• 1.3 本文的主要内容和结构
• 第二章 非理想纠缠信道传输单粒子未知态的特性分析
• 2.1 EPR态为量子信道的传输特性分析
• 2.1.1 利用最大纠缠的EPR态为量子信道的传输特性分析
• 2.1.2 利用非最大纠缠的EPR态为量子信道的传输特性分析
• 2.2 三粒子GHZ态为量子信道的传输特性分析
• 2.2.1 利用三粒子最大纠缠的GHZ态为量子信道的传输特性分析
• 2.2.2 利用三粒子非最大纠缠的GHZ态为量子信道的传输特性分析
• 2.3 三粒子W态为量子信道的传输特性分析
• 2.3.1 利用三粒子理想纠缠的W态为量子信道的传输特性分析
• 2.3.2 利用三粒子非理想纠缠的W态为量子信道的传输特性分析
• 2.4 小结
• 第三章 非理想纠缠信道传输两粒子未知态的特性分析
• 3.1 以两个EPR态为量子信道的传输特性分析
• 3.1.1 利用两个最大纠缠的EPR态为量子信道的传输特性分析
• 3.1.2 利用两个非最大纠缠的EPR态为量子信道的传输特性分析
• 3.2 EPR态和三粒子GHZ态为量子信道的传输特性分析
• 3.2.1 利用理想的EPR态和三粒子GHZ态为量子信道的传输特性分析
• 3.2.2 利用非理想的EPR态和三粒子GHZ态为量子信道的传输特性分析
• 3.3 EPR态和三粒子W态为量子信道的传输特性分析
• 3.3.1 利用理想的EPR态和三粒子W态为量子信道的传输特性分析
• 3.3.2 利用非理想的EPR态和三粒子W态为量子信道的传输特性分析
• 3.4 小结
• 第四章 经典信道噪声对隐形传态传输特性的影响
• 4.1 经典噪声对隐形传态的影响:量子信道为理想信道
• 4.1.1 量子信道为最大纠缠的EPR态
• 4.1.2 量子信道为三粒子最大纠缠的GHZ态
• 4.1.3 量子信道为三粒子理想的W态
• 4.2 经典噪声对隐形传态的影响:量子信道为非理想信道
• 4.2.1 量子信道为非最大纠缠的EPR态
• 4.2.2 量子信道为三粒子非最大纠缠的GHZ态
• 4.2.3 量子信道为三粒子非理想的W态
• 4.3 小结
• 第五章 量子信道为混合纠缠态时保真度的优化问题
• 5.1 两个基本理论
• 5.1.1 Bowen-Bose理论
• 5.1.2 Nielsen-Caves理论
• 5.2 半定规划理论
• 5.3 量子信道为混合纠缠态时保真度的优化问题
• 5.4 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果