退极化信道下量子多用户检测方法研究

摘要

量子信息学，主要包括量子信息和量子计算。由于其潜在的应用价值和重大的科学意义，近年来量子信息学引起了科学界、工程界极大的关注。量子多用户检测是量子多用户通信中一个至关重要的环节，它为量子多用户通信的实现提供了保障，因此量子退极化信道下多用户检测方法是值得研究的问题。
　　 本文进一步分析了基于无噪量子多用户通信模型的最佳贝叶斯检测和量子平方根检测的多用户检测方案。数值计算结果表明，在检测量子态具有对称性的情况下，SRM算法能以较低的计算复杂度接近量子最佳贝叶斯检测算法的性能，但是当增加发送光子数(发送功率)以改善检测性能时，贝叶斯检测算法的效果比SRM算法更加明显。
　　 本文着重研究退极化信道下量子多用户检测方法。首先，研究量子退极化信道下基于混合态的平方根检测的量子多用户检测方法，以两用户为例，构建了双对称的混合量子态，利用MSRM算法，获得能够检测出发送端的混合量子态的合适的POVM算子，接着将该检测POVM算子结合退极化信道特性，构造信道接收端的测量算子，分析在该检测算法下系统的误差性能，研究结果表明在不考虑信道作用时，MSRM算法适用于大多数的混合态检测，具有很大的实用性，然而当应用在退极化信道下时，精确度方面却不是很高。
　　 其次，引进了一种新的POVM算子构造思想--逆信道检测方法，并在量子退极化信道下，利用逆信道检测方法构造POVM测量算子并结合SRM检测算法，进行两相干态输入退极化信道的多用户通信检测性能研究:运用逆信道检测算法进行SRM检测的误码率曲线大体接近贝叶斯检测方法误码率曲线，可以在计算量较小的情况下，较好地实现预期的测量效果。