量子相干性在量子信息中的应用

摘要

源自于量子叠加原理的量子相干性不仅是量子力学的一个基本特征，也在量子信息与量子计算中扮演着至关重要的角色。量子相干性的信息资源量化是量子资源理论中的一个成功应用，最近相关学者已经构建了相对完善的量子相干性资源理论框架。基于这些框架，大量的量子相干性量化方法相继被提出，而许许多多的研究工作者在这些量化方法的帮助下探讨了量子相干性在很多领域中的应用，如量子计量学、量子热力学和量子生物学。这些激动人心的结果正是激励我们去研究量子相干性在量子信息中的应用的根源，目前我们已经在两个方面获得了有意义的成果。 首先，我们建立了相对熵相干性在量子信息过程中的两个互补性关系，即在量子密集编码和隐形传送中的互补关系。我们不单单给出了一个两体系统中局域量子相干性与理想密集编码的容量之间的不确定性关系，还证明了这种关系也适用于利用酉无记忆噪声量子通道的密集编码。此外，我们同样给出了两量子比特系统中局域量子相干性和隐形传送保真度之间的关系。 其次，我们研究了测量反转算符和弱测量算符对遭受了全局去极化噪声或全局相位衰减噪声的两qutrit系统的量子相干性非局域优势的增强作用。发现当施加测量反转算符或弱测量算符之后，遭受了全局去极化噪声的两qutrit量子系统的量子相干性非局域优势能够得到明显的增强。然而，测量反转算符或弱测量算符却不能增强遭受了全局相位衰减噪声的两qutrit系统的量子相干性非局域优势。

目录

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致谢

1 绪论

1.1量子相干性

1.1.1非相干态

1.1.2非相干操作

1.1.3最大相干态

1.2量子相干性的量化

1.2.1可蒸馏相干性和相干性成本

1.2.2基于距离的相干性量化

1.2.3凸顶相干性量化

1.3量子相干性的应用

1.3.1量子态合并

1.3.3 Grover搜索算法

1.3.4 单量子比特确定性量子计算

1.3.5量子计量学

1.3.6识别量子关联

1.3.7量子相变

2 量子相干性在量子信息中的互补性关系

2.1理想密集编码容量

2.2 隐形传态保真度

2.3 互补性关系

2.3.1 量子相干性和理想密集编码之间的关系

2.2 量子相干性和隐形传送保真度之间的关系

2.4 小结

3 增强量子相干性非局域优势

3.1 相互无偏基

3.2 非局域优势

3.3 噪声模型

3.4 弱测量和测量反转算符

3.5 结果与讨论

3.5.1 在全局去极化噪声下增强NAQC

3.5.2 在全局相位衰减噪声下增强NAQC

3.6 小结

4 结论

参考文献

作者简历