关联噪声下的量子隐形传态研究

发布时间：2020-06-13 09:17

【摘要】：量子隐形传态作为量子信息最有趣的协议之一,自提出以来就引起来了学者的广泛关注。其利用了量子纠缠,将未知粒子的量子态信息传送给接收方。量子隐形传态具有可靠性高,节省通信资源,提高信息传递高效性等优势。量子隐形传态这一协议成功施行的关键性因素在于利用共享纠缠态构建的量子信道。但是量子之间的纠缠是脆弱的,在周围环境噪声的影响下,纠缠很容易衰减甚至消失。因此对共享纠缠进行保护、抑制周围环境对量子隐形传态的负面影响,成为了研究量子隐形传态的重要内容。本文主要针对关联噪声下的量子隐形传态,探讨保真度与环境噪声之间的关系,并探究如何增强量子隐形传态的高效性等问题。本文的主要工作如下:(1)关联效应在量子信息处理中占据着重要的地位,对于多体系统或者连续使用信道时,量子信道间关联是必须考虑的因素。研究关联泡利信道下的量子隐形传态。发现,量子隐形传态的保真度会随着消相干强度的增大而不断减小;但是,与非关联信道相比,同样的噪声强度下,保真度随关联因子的增加而增大。也就是说,关联效应的存在有利于提高泡利信道下(如相位阻尼、位翻转和去极化信道)量子隐形传态的保真度,提高信息传输的效率。这部分研究为提高噪声信道下量子隐形传态的保真度提供了一个新的视角。(2)关联泡利信道是幺正的,而关联幅值阻尼信道是非幺正的,非幺正演化是常见的物理过程,其是关联信道中一种典型情况。研究关联幅值阻尼噪声下量子隐形传态,提出了一种利用弱测量及其翻转技术抑制噪声改善量子隐形传态传输效率的方案。结果表明,关联效应的存在有利于量子隐形传态的保真度的提高;优化弱测量及其翻转强度,可以有效的抑制甚至消除噪声的影响,提高关联幅值阻尼噪声下隐形传态的保真度,改善量子信息传输的效率。研究结果扩展了弱测量技术在关联噪声下量子信息处理中的应用。
【图文】：

图 2.1 量子比特的 Bloch 球面表示量子比特与经典比特相比较，最大的不同就是量子比特的叠加性关系。在经典一个事物如果有两种状态，那么这两种状态是不能同时存在的。比如电灯的开和的正反面等问题。但是在量子系统中，，一个事物中可以同时处在两种状态的叠其中最著名的一个解释是薛定谔的猫[42]。如图 2.2 所示薛定谔假设在一个盒子只猫，以及少量放射性物质。反射性物质与装置相连，一旦放射性物质产生控制装置打破装有毒气的烧瓶杀死猫，否则的话，猫就是安全的。而放射性物变的概率为 50%，这样猫就处于即死又活的状态。通过这一理想实验，薛定谔众展示了量子比特的叠加性关系在现实中所散发的魅力。

图 2.1 量子比特的 Bloch 球面表示特与经典比特相比较，最大的不同就是量子比特的叠加性关系。物如果有两种状态，那么这两种状态是不能同时存在的。比如电灯面等问题。但是在量子系统中，一个事物中可以同时处在两种状著名的一个解释是薛定谔的猫[42]。如图 2.2 所示薛定谔假设在一以及少量放射性物质。反射性物质与装置相连，一旦放射性物置打破装有毒气的烧瓶杀死猫，否则的话，猫就是安全的。而放率为 50%，这样猫就处于即死又活的状态。通过这一理想实验，了量子比特的叠加性关系在现实中所散发的魅力。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O413

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本文编号：2710959