基于非最大纠缠态的安全量子密集编码及其腔QED实现

摘要

量子通信是经典通信和量子力学相结合的一门新兴交叉学科．量子信息论从诞生到迅猛发展，显示出十分广阔的科学和技术应用前景。它包括量子通信和量子计算。量子信息学的最根本资源是量子体系的纠缠态，量子纠缠态由于其非定域的特性，在量子信息中一特别是在量子通信中，得到广泛的应用。如量子密集编码(QDC)、量子隐形传态，量子秘密共享(QSS)，量子密码术等。其中量子密集编码因其可以实现只传送一个量子位而传输两个比特的经典信息而受到关注，显示了强有力的发展前景。近年来不仅在理论上还是实验上都有很大的进展。 第一章绪论简要回顾了量子信息论的诞生发展，研究现状及意义，以及量子纠缠在在量子信息中的重要性。介绍了量子纠缠态的定义，分类，简单应用及纠缠度量；介绍了几种常见的纠缠态；以及量子态的两种测量方式。 第二章首先介绍量子密集编码的基本概念，以及近年来量子密集编码的最新进展，随后重点叙述了我们的工作，提出了概率性而且安全的量子密集编码方案，以及此方案的腔QED实现。由于结合了QDC与QSS的思想，因而整个量子密集编码方案更安全。因为只有当两接收者合作时才能得到发送者的准确信息。我们所采用的量子通道为三粒子非最大纠缠类GHZ态，由于量子通道不是最大纠缠态所以成功概率不为1，而是所给非最大纠缠类GHZ态中较小叠加系数平方的两倍。 第三章着重研究了噪声对量子密集编码的影响，其中量子噪声用衰减系数为p的相位阻尼来描述。定量分析出在该阻尼作用下概率性密集编码所受到的影响。当有相位阻尼存在时，接收方不能以确定的方式得知发送方所传输的信息。只能计算出其中的“成功概率”为s=1-Q<'2>q<'2>(1-q<'2>)。它只与初始态的参数Q，q有关，跟衰减系数p无关。但是此时的成功概率中包含了一定的出错概率。出错概率为f=1/2Q<'2>[1-(1-p)<'2>(|q|<'2>+q<'2>)+q<'2>|q|<'2>]。当衰减系数p越大时出错概率f也会相应越大。第四章总结与展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章量子纠缠及其量子测量

1.1引言

1.2量子纠缠的基本概念

1.2.1量子纠缠的定义

1.2.2两体系统量子态分类

1.2.3量子纠缠的量度

1.2.4几类常见的纠缠态

1.2.5纠缠态在量子通信中的应用

1.3量子测量

第二章基于非最大纠缠态的安全量子密集编码及其腔QED实现

2.1量子密集编码的基本思想

2.2量子密集编码的进展

2.3腔量子电动力学

2.3.1腔QED的基础理论

2.3.2简单量子密集编码的腔QED实现

2.4非最大纠缠态的概率性安全量子密集编码及其腔QED实现

第三章噪声对量子密集编码的影响

3.1无噪声情况下的量子密集编码

3.2噪声对量子密集编码的影响

第四章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表及完成的论文

致谢