量子隐形传态线路的设计与分析

发布时间：2020-08-14 20:23

【摘要】：量子隐形传态是提前建立起经典和量子信道,然后通过某些量子操作,在经典通道和量子通道的共同作用下,待传粒子的量子状态被转移到量子通道另一端的粒子,量子隐形传态是最简单的一种量子通信技术。参与量子隐形传态实验是实现全球量子通信网络的可行性的先决条件,同时,量子隐形传态实验是中国墨子实验卫星的任务之一。量子通信具有保密性传输的能力,保护信息安全,对国家安全具有重大意义。由于量子具有不可再分和不可复制的性质,如果它在传输中受到干扰,状态将会改变并且接收方就会发现它。也就是说,除了保护通信安全外,量子通信还具有“反窃听”的功能。如果有人窃听,信息就被窃听动作所改变,因此可以确保内容是绝密的。本文主要分析量子隐形传态线路的抗干扰能力,优化广义GHZ态参与的量子隐形传态线路。本文主要研究内容包括如下三个部分:(1)以四种EPR态分别作为量子通道设计出与之对应的单比特量子隐形传态线路,然后分析这四个线路中EPR量子信道和信息接受者进行的量子操作门之间的关系,根据得出的这种关系设计出一种单比特的量子隐形传态通用线路。(2)将单比特标准量子隐形传态线路推广到两比特量子隐形传态的情形,并用Mathematica进行仿真实验验证量子线路的正确性,当两比特量子隐形传态线路的正确性得到验证之后,接下来再按照相同的方法继续把线路推广到一般N比特量子隐形传态的情形,从而得到任意N比特量子隐形传送线路。然后将单比特量子隐形传送通用线路和任意N比特量子隐形传态线路进行融合,设计出最终的任意N比特量子隐形传送通用线路。(3)在非最大广义三粒子GHZ态的量子隐形传送中,随机选取任意两种广义四粒子GHZ态分别作为量子通道,分析信息接收者进行的幺正变换,发现当非最大广义三粒子GHZ态的纠缠类型与量子通道最后三个粒子的纠缠类型一致,并且联合测量基的纠缠类型与初始态前四个粒子的纠缠类型一致时,信息接收者进行幺正变换的矩阵最简单,然后利用得到的规律对确定性量子隐形传态和概率受控量子隐形传态进行优化。本文获得的主要研究结果:在量子隐形传态的通用线路中,信息接受者进行一个带参数的幺正变换,其中参数由制备出的EPR对类型确定,此通用线路解决了因EPR制备中心出错导致的信息传送失败问题,提高了线路的抗干扰能力;在广义GHZ态参与的量子隐形传态中,指出了根据待传的非最大广义GHZ态的纠缠类型选择最优的GHZ态量子通道和合适的GHZ态测量基来进行高效隐形传输。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O413;TN918
【图文】：

量子隐形传态

如果把这个任意 N 量子比特隐形传送线路与单量子比特的通用线路进行结合，以随机的 EPR 态作为量子信道，我们便可以设计出任意 N 量子比特的通用线路 它的量子线路如图 11：

【参考文献】

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本文编号：2793504