二能级原子的量子传输保真度论文

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1、目录摘要2关键词2引言21保真度理论32均匀磁场下混合自旋海森伯XY模型的量子传输保真度42.1模型的哈密顿量42.2系统的量子传输保真度63计算结果讨论94结论16参考文献17致谢17第17页共17页均匀磁场下混合自旋海森伯XY模型的量子传输保真度明俊西西南大学物理科学与技术学院，重庆400715摘要：保真度是量子信息领域中的一个重要概念，保真度的研究对量子信息通信和量子计算领域的发展有重要意义。运用纯量子理论研究了均匀磁场下混合自旋(1/2,1)海森伯XY模型的量子传输保真度，计算得到了保真度的表达式，

2、并讨论了式中各物理量对保真度的影响。结果表明，适当调整各参数可以减少外部环境对保真度的影响。关键词：保真度；哈密顿量；量子通信；海森伯XY模型FidelityofquantuminformationtransmissioninmagneticfieldmixedspinXYHeisenbergmodelMingJunxiSchoolofPhysicalScienceandTechnology,SouthwestUniversity,Chongqing400715,ChinaAbstract:Fidelity

3、isanimportantconceptinquantuminformationoptics,thestudyonfidelityismeaningfulforthedevelopmentofquantuminformationteleportationandquantumcomputing.Thefidelityofmixedspin(1/2,1)XYHeisenbergmodelinuniformmagneticfieldisinvestigatedbymeansofquantumtheory,atth

4、esametime,theexpressionoffidelityinquantumteleportationiscalculated.Andtheinfluenceofphysicalquantityintheequationonfidelityisdiscussed.Theresultshowsthatwecanproperlymodulatetheparameterstoreducetheexternalenvironmentonfidelity.Keywords:fidelity;Hamiltoni

5、an;quantumcommunication;XYHeisenbergmodel引言保真度是量子光学和信息科学领域中的一个重要概念[1]，它是表示信息在传输过程中保持原来状态的程度。近年来，随着量子力学在化学、生物学、材料科学和信息科学等领域的广泛应用，量子信息(quantuminformation，QI)科学——量子通信和量子计算领域（简称为量子信息论）也随之诞生了，它是一门研究信息处理的新兴前沿科学，包括量子计算机、量子离物传态、量子保密通讯、量子非破坏测量等几个方面，以量子力学的态迭加原理为基础，是

6、量子力学与经典信息论相结合的新兴交叉学科。量子信息是用量子态编码的，它的特点有量子态的非克隆性、量子信息的隐匿性、稠密编码、量子隐形传态等。在研究第17页共17页量子态的传输问题时，保真度必须被考虑到。因此，近年来，量子保真度作为一个重要的物理参量广泛用于量子通信与量子计算理论中[2]。量子光学和信息光学的一个重要应用是量子保密通讯，其基本原理是量子力学的测量必然干扰待测系统的状态，因此可立即觉察到通讯过程是否被窃听，所以这种通讯原则上可以做到无法破译、无法窃听。量子通讯比经典通讯显得更加优越，这是因为经典

7、通讯是是以经典光源为载体的，而量子通讯可以极大地提高信噪比。在量子光学领域中，为了描述量子体系的信息关联与纠缠程度，人们相继引入了熵、纯度和密度算符等概念。研究表明：熵、纯度并不能完全反映一个量子系统在相互作用演化过程中的一些量子信息。量子态密度算符间距概念在量子理论中比熵和纯度更加优越，它能反映出系统与子系统以及子系统之间的信息差异[3]。人们通过引入距离函数(DistanceFunction)和保真度(Fidelity)的概念[4]来描述两个量子态之间的相似程度，随着量子信息学、量子通讯、量子计算等科学

8、的发展，距离函数和保真度越来越多地用于表征量子态在转移、传输、演化过程中与初始状态的相似性。本文采用HeisenbergXY模型作为传输信道，对均匀磁场下混合自旋粒子的量子传输保真度进行了计算研究。结果表明，通过适当调整磁感应强度可以减少外部环境对保真度的影响，并且获得理想的保真度值。1保真度理论保真度是表示信息在传输过程中保持原来状态的程度，它是通讯质量的一个重要参数，任何形式的信息编码都要考虑保真度的问题。保