量子Zeo效应及其在量子通信中的应用.pdf

摘要量子信息是量子力学和信息科学相结合而发展起来的新兴学科,主要子通信和量子计算两部分纽成。近年来量子信息凶其独特的优越性而受到人们的普遍关注。其孔油ㄐ庞捎诰哂薪细叩氖导视Τх嗉壑担诹孔有畔⒔碚加屑其重要的地位。此外,近年来量子效应在量子通信领域中的应用已经取得了实质性的进展,同时发挥着比较重要的作用。在量子通信过程中,基于量子效应人们主要研究的是量子态保存,纠缠态保护,纠缠制各和纯化,量子纠错以及克服消相干效应等,并提出了许多新颖的可行方案。目前,人们对量子效应的研究基本上只针对初始态为纯态的量子系统。然而现实存在的量子系统由于不可避免地与其周围环境相耦合而处于混合态,因此研究混合态系统的量子效应将更加具有实际意义。另外,多维量子系统的演化过程是比较复杂的,但其更加接近于实际存在的物理模型。同时关于多维系统的量子效应的研究比较少见,多数只关注低场<诖耍韭畚基于量子效应的基本原理分别研究混合态系统和多能级系统量子效应的存在性问题,以及其在量子通信巾的应用。主要研究内容如下:偕璐嬖谝欢跃啦W樱蔽颐堑ザ揽悸瞧渲幸桓隽W邮保渥刺涫是一个混合态。若对两粒子系统进行频繁的测量,最终我们感兴趣的粒子的状态将以~定概率仍处于其初始混合态上,而当测量次数足够大时此概率将接近于凶而可证明混合态不稳定系统量子效应的存在性;悸侨值湫偷娜芗读孔酉低臣慈耍汀秃图读P腿芗对樱基于量子效应的基本原理,验证了三能级系统中量子效应的存在性。同时,在此基础上拓展到高维量子系统,也可证明量子效应在高维系统中的存在性;诹孔覼вΓ岢鍪迪衷冻叹啦炕男碌母咝锢矸桨浮@空分离的两用户分享一对非最大纠缠粒子对,两用户分别引入辅助粒子。在对辅助粒子和纠缠粒子实施联合幺正操作后,分别对各自的辅助粒子实施频繁的测量,使辅助粒子仍处于初始态上,这样就实现了对纠缠粒子对的所谓类痩量。该类测量会使远程纠缠粒子对的纠缠概率地提高。关键词:量子效应;投影测量;混合态:类测量
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第铝孔有畔⒒≈J引言情况下的量子效应更加具有实际意义。故此,对混合态系统的量子效应的研究将是本论文的主要内容之一,对其的研究将为利用量子效应进行纠缠纯化的研究提供必要的理论储备和基础知识。量子信息学起源于上个世纪八十年代,主要由量子通信和量子计算两部分组成。它是量子力学和电子信息科学技术相结合而形成的一门新兴学科,。量子信息具有计算速度快、存储容量大、安全性高等优越性,凶而,近年来受到人们的广泛关注。而量子通信在量子信息领域中是首先走向实际应用的分支,在量子信息巾具有极其重要的地位。在量子通信领域里,人们主要研究的有量子隐形传态、纠缠交换、纠缠制备和纯化、量子巾继技术和量子编码等。日前,量子通信主要是以偏振光子作为信息的载体,以纠缠光子对作为传输的量子通道。近年来,在量子通信中有关保存量子态;ぞ啦琜,纠缠制备和纯化,量子纠错以及克服消相干效应等涌现出许多新颖而有实际意义的方案。其中将量子效应应用于量子通信过程已经取得了实质性的突破,该效应在量子通信领域中发挥着重要的作用,已经成为人们研究的热点。关于量子效应的基础研究大多数只关注不稳定系统的初态是纯态的情况,同时人们已经从理论上证明了不稳定系统处于纯态情况下的量子效应的存在性。而对于初始时刻处于混合态的不稳定系统的量子效应却未见报道。但是,实际存在的量子系统因与其周围环境的耦合都是处于混合态,所以研究初始时刻处于混合态的不稳定系统的量子效应将比仅仅考虑纯态此外,我们知道,目前人们对量子效应的研究基本都是围绕统开展的,而这种情况下的量子效应的存在性已经被证实。近年来,三能级和多能级量子系统已经在量子通信、量子密钥分配以及量子控制巾得到广泛的应用,而越来越受到人们的关注。当然,多维量子系统的时间演化是极其复杂的,但是它更加接近于实际存在的物理模型,同时也是该领域里急需解决的问题。鉴于此,本论文基于量子效应的传统概念先从理论上证明几种典型的系统的量子效应的存在性,从而再推广到多维
州:以的概率得到态N颐侵5蓝杂诰浔忍卣庵植饬渴遣换嵩斐善苹档模量子比特经典比特那样,就是量子比特两个可能的状态。但是由于量子力学的奇特现象,量子比特的状态可以是的任意线性纽合即的叠加态:/这里,口和8词衣愎橐换跫篒俐F涫担孔颖忍厥嵌瘴手械那妨浚琁和钩纱丝瘴实囊蛔檎换O喔傻有允而量子比特可以处于的任意线性叠加态上。若以为基欠对处于贗枋龅囊话闾牧孔颖忍亟胁饬浚訦母怕蕑.⋯态量子系统,并运用孝兀类似的原理也可同样证明多能级系统中量子效应的存在。现有的基于量子效应的纠缠制备和纯化方案的实质都是局域的纠缠植被过程,而非真正意义上的远程纠缠量子态的纯化,当然这些方案对于远程纠缠纯化显然不适用。所以,如何利用