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《张永德——量子力学部分疑难争议问题及启示》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、[第4讲]量子态超空间转移1目录一，Quantum-Teleportation——量子态的超空间传送——第一代量子态超空间转移1）实验前状况2）实验任务3）原则性操作4）具体操作5）几点分析二，Quantum-Swapping——量子纠缠的超空间制造——第二代量子态超空间转移1）理论方案2）实验进行2三，Teleportation实验分析改进与自由飞行qubit1）Kimble等人的Comment2）改进的Teleportation与自由飞行qubit四，Open-DestinationTeleportation——开目标量子态超
2、空间传送——第三代量子态超空间转移1)理论方案2)实验进行五，量子态超空间转移的普遍理论方案六，量子态超空间转移的奇异性质3一，QuantumTeleportation[1]——量子态的 超空间传送——第一代量子态超空间转移1）实验前状况甲和乙分开一段距离。甲有粒子1、2；乙有粒子3。粒子1处于信息态：
3、φ>1=α
4、0>1+β
5、1>1其中α，β为两个任意的、未知的复系数（
6、α
7、2＋
8、β
9、2＝1）——要传送的信息。而粒子2与粒子3构成Bell基，是一个完全纠缠态。正是它予先构了成甲——乙之间的“量子通道”：于是，这三个粒子所组成的体
10、系的总状态为4考虑到粒子1和2的四个Bell基为现用它们对粒子1和粒子2的状态进行展开，预先将表示为如下的等价形式2）实验任务:甲将手中粒子1的
11、φ>1信息态（实际即系数）传送给乙手中的粒子3，使之成为
12、φ>3。于是便将作为信息的从粒子1传送给了粒子3。3）原则性操作:i)甲对粒子1和2作Bell基测量（相应一组力学量测量）5ii)甲用经典办法广播所得的测量结果；iii)乙根据甲广播，决定对粒子3应作的么正变换，实现
13、φ>1
14、φ>34）具体操作i)若甲宣布测得
15、ψ－>12（即
16、ψ>123塌缩到展开式第一项）,与此相应，乙手上粒子3
17、的态将相应塌缩成α
18、0>3+β
19、1>3，乙不必作任何操作即可获得（甲手上粒子1原先所处的）信息态。ii)若甲宣布测得
20、ψ＋>12（即
21、ψ>123塌缩到展开式第二项），粒子3态为-α
22、0>3+β
23、1>3，这时乙只要对粒子3施以σz变换即得信息态，6iii)若甲测得
24、φ－>12（即
25、ψ>123塌缩到展开式第三项），粒子3态为α
26、1>3+β
27、0>3，这时乙对粒子3施以σx变换即得信息态iv)若甲测得
28、φ＋>12（
29、ψ>123塌缩到展开式第四项），粒子3态为α
30、1>3--β
31、0>3，这时乙对粒子3施以σy变换即得信息态，785）几点分析上
32、图实验原理简单介绍：紫外激光脉冲入射，经BBO晶体产生1-4纠缠光子对，透过后反回入射又产生2-3纠缠光子对。Alice用分束器BS所做的Bell基测量（fi、f2），详细分析见[2]中第199页习题18（或量子测量第2部分）。Bob的PBS测量(di、d2探测器)是检验光子3是否处于光子1初态。光子4是为检测光子1的存在，fi、f2的符合计数除探测空间反对称Bell基外，也用于检测光子3的存在。实验需要预先建立远程的量子纠缠（即予先要建起“量子通道”）。实验主要操作是Bell基测量：Hadamard门加CNOT操作。实验主要困难
33、是提高(f1、f2、p三个探测器)三重符合计数。此过程不违背非克隆定理。甲手中粒子1在测量后已不处于原来状态。过程只是信息态转移（1#态3#态），不是信息态的复制。实验于1997年9月首次实现[3]，Nature1999年增刊“ACelebrationofPhysics”，Nature百年最重要的21篇经典工作。9不存在信息的瞬间传递。乙必须等候收听甲测量的结果。所以没有违背狭义相对论原理。这一过程中信息分为两部分：量子信息（瞬时的超空间的转移）和经典信息（不大于光速）。最终信息传递速度不大于光速。注意，乙在收听之前，甚至不知道甲
34、做了测量与否，更谈不上知道甲的测量结果（以及自己手中粒子的状态）如何。可以普遍证明：从经典物理学，或是量子统计平均来说，任何过程中的任何物理信息都不能以超光速进行传递。但由于量子理论的空间非定域性质，量子涨落过程应当除外（见《量子理论与定域因果律分析》讲）。10二，QuantumSwapping[5]——量子纠缠的超空间制造——第二代量子态超空间转移1998年，量子交换实验——量子纠缠的超空间转移实验也首次实现[5]。由于任意态只有两类主要特征：“叠加系数”和“纠缠模式”。这两个实验的完成表明：任意量子态的超空间转移原理上可以实现
35、。1）理论方案：设实验开始前1＃、2#光子处于纠缠态
36、ψ－>12；3＃、4＃光子处于另一纠缠态
37、ψ－>34。此时两对光子之间并无任何纠缠。其中2＃光子和3＃光子在Alice手中，1＃和4#光子在Bob手中。这样，在Alice和Bob之间已有两条量子
