基于部分纠缠态的远程量子信息传输理论研究

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1、廣料謂似專國博士学位论文ｊ肇麗基于部分纠缠态的远程量子信息传输理论研宄作者姓名陈娜ｓｓｌ指导教师姓名、职称裴昌幸教授杨宏研究员Ｍｋ申请学位类别工学博士Ｉ学校代码10701学号1301110006分类号TN918密级公开西安电子科技大学博士学位论文基于部分纠缠态的远程量子信息传输理论研究作者姓名：陈娜一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：裴昌幸教授杨宏研究员学院：通信工程学院提交日期：2016年9月TheoreticalResearchonquantum

2、informationremotetransmissionviapartiallyentangledstatesAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinCommunicationsandInformationSystemsByChenNaSupervisor:PeiChangxingandYangHongTitle:ProfessorSeptember2016西安电子科技大

3、学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料《与我一同工作的同事对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意《一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。本人签名：断、許曰期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全

4、了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文，、发明专利等成果署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在。年解密后适用本授权书本人签名：氣导师签名：卿日期．：２〇／Ｌｆ２．２日期：＾摘要摘要量子信息学是由量子力学和信息科学结合形成的一门新兴学科。量子力学中的非局域特性

5、和态叠加特性在理论上保证了量子信息处理的安全性和高效性。因其具有经典信息学所无法比拟的优势，近年来量子信息学得到了广泛的关注和发展。其中，量子态传输是量子信息学领域发展最快的研究课题之一，是实现远程量子通信和量子计算的必要步骤，在基础理论和实际应用两方面均有重要意义。在基于纠缠的量子信息传输理论研究中，如何克服退相干效应的消极影响，提高量子态传输的效率是一个核心课题。在量子中继网络中，满足广域量子通信需求，研究高安全性、高成功概率的量子态传输方案是一个重要课题。基于此，本文以部分纠缠为背景，对广域量子通信网络以及安全高效的量子隐形传态网络通信协议、远程

6、量子态制备等进行了深入研究，所取得的主要研究成果如下：1.提出了基于卫星纠缠分发的两层数据库结构的广域量子通信网络架构。针对现有量子隐形传态网络通信方案中存在的不足，即安全性漏洞和量子态传输成功概率低，提出了高安全性、高成功概率的量子隐形传态网络通信协议，实现了广域量子通信网络中任意两个节点间的量子态传输。利用类Bell态的纠缠交换建立端到端的量子信道，提高了量子态传输的安全性。在隐形传态过程中，引入具有预报机制的辅助量子比特，构造了特殊的酉矩阵进行量子态恢复，提高了量子态传输的成功概率。性能分析表明，协议在量子态传输的效率和安全性方面优于现有的量子隐

7、形传态网络通信方案。2.提出了一个能够传输任意量子比特的资源节约型受控隐形传态协议。针对现有受控量子隐形传态协议中存在的不足，即控制方失效、信道纠缠度要求高、不能传输任意单量子比特等，我们首先设计了量子逻辑线路，得到了一族特殊的三粒子部分纠缠态。随后利用得到的部分纠缠态作为量子信道，提出了一个新的受控隐形传态协议。理论分析表明，协议能够传输任意单量子比特，且态传输的保真度为1，成功概率为100%，在信道纠缠度大于3/4时，协议同时保证了控制方的控制能力，因此节约了受控隐形传态所需的量子纠缠资源。3.提出了两个与信道纠缠度无关的确定性受控远程量子态制备(

8、ControlledRemoteStatePreparation,CRSP)方案，分别用于制备