基于beii态和w态的量子操作分享研究

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1、基于纠缠的量子信息与操控处理方案简介第一章基于纠缠的量子信息与操控处理方案简介现在的经典信息的单位元是经典比特，从某种程度上讲，比特是一个两态系统，它可以设置成为两个可识别状态中的一个，比如O或1，真或假，对或错。对应于经典比特，量子信息的基本单位元叫做量子比特(qubit)，它表示的是两个逻辑态的叠加态，即矿)2coIo)+q11)，Icol2+Iql2=1。特别地，经典比特可以看成是量子比特的特例(co=0或cl=0)。量子信息学的出发点是用量子态来表示信息，所有有关信息的问题都必须采用量子力学理论来处理，而且信息的演变遵从薛定愕方程。信息的传输也就是量子态在量子信道(量子态)中的

2、传送。如果信息量子化了，那么它的量子力学的特性就会成为量子信息的物理基础。所谓量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通讯方式，是量子和信息论相结合的新型的研究领域。一般来讲，它包括量子密码术、量子隐形传态、密集编码、远程量子通信，以及量子通信复杂性等【卜12】。经过二十多年的深入研究和发展，源于量子隐形传态的思想，量子通信有了很多新的研究领域，如远程量子态制备(RPS)，量子秘密分享(QSS)，量子操作传送(QOT)和量子操作分享(QOS)等等(见图1．2．1)。QsTQSS19931999QoTQOS20012010图1．1：实线箭头表示方案的参与者由一对一变成一对多，虚

3、线箭头表示方案的作用对象由态转换成了操作。FIG1．1：Solid姗wsiIldicatepmgrampanicipants丘Dmonetoonetom觚y，tIleroleofⅡledaShedarmwschemeobjectbythestateintooperation．接下来，我们按时间顺序来简单介绍几个量子信息处理方案。基于BeJl态和w态的量子操作分享研究1．1量子隐形传态量子隐形传态【13‘371(QuantumstateTeleponation，简称QsT或QT)一词最初来源于科幻小说，它是指一种无影无踪的心灵的传送过程。它传递客体只需传递该客体所包含的信息，而不用搬运该

4、客体本身。1981年，利用非局域测量的方法Aharonov和Albert最早讨论着量子态的传送113J。到了1993年，BellIlett等六位科学家在《PhvsicalReviewLetter》上发表了一篇题为“经由经典信道和EPR信道传送未知量子态”的开创性文章【14】，点燃了人们对传物研究的兴趣，随后引发一系列富有成果的研究【15．371。QST的基本思想是：为实现传送某个物体的未知量子态，可以将原客体的信息分成经典信息和量子信息两部分，分别由经典信道和量子信道传送给接收者。经典信息是初始发送者对原物进行某种测量(通常是基于Bell基的测量)所获得，量子信息是发送者在测量中提取的

5、其余信息。接收者在获得这两信息之后，就可以复制出原来的客体。QST的基本原理如下：AliCe23B0b图1．2：QST原理图FIG1．2：Schematicdiagr锄ofQST假设初始者Alice想将粒子1中未知量子态发送给另外一个接收者Bob。Alice和Bob之间共享一个EPR对(2，3)且有一个经典通讯通道。Alice首先对粒子1和她拥有的EPR粒子2进行Bell基测量，由于Bell基由四个正交的态组成，那么Alice的测量结果也会有四种可能，而每种可能的概率都是l／4。对应于Alice所用不同的测量基得到的测量结果，Bob的粒子3塌缩到相应的量子态上。随后Alice通过经典信

6、道将她的测量结果告诉Bob之后，Bob就可以选择适当的恢复操作作用到粒子3上。此时粒子3的状态，就是原来粒子1的状态。参见原理图1．2。2基于纠缠的量子佰思与操控处理方案简介QST是一个任意未知量子态从一个位置转移到另外一个遥远位置的过程它没有任何质量或能量转移。它的特点是，仅仅是量子态由粒子1转移到了粒子3，但粒子1本身不被传送，它始终留在初始的发送者处。发送者甚至可以对这个量子态一无所知，而接收者是将别的如粒子变换成为与原粒子完全相同的量子态，原粒子的量子态在发送者进行测量及提取经典信息时己遭破坏。1．2量子秘密分享1999年，HilleD，，Buzl(a11dBenlljaume

7、删首次提出了量子秘密分享协议【38·59】(QSS)。这是一个在量子场景中的经典秘密的分享。量子秘密分享在未来的生活中有许多潜在的应用。因此在它出现之后，引起了很多人的关注【40却】。在最初的协议当中，经典信息和量子信息(也就是量子态)都被分享。后者在2004年由LaIlce等人(48】正式称为量子态分享。在量子态分享协议当中，发送者利用量子纠缠通道，可以只让所用的代理(即分享者)成功分享一个任意的量子态，当然这些工作离不开局域操作和经典通信。