基于量子网络中量子态远程传送与操作的若干协议设计

发布时间：2017-10-25 17:23

  本文关键词：基于量子网络中量子态远程传送与操作的若干协议设计

  更多相关文章： 量子隐形传态 量子态克隆 远程平行控制 幺正操作 高维量子态

【摘要】：自二十世纪以来,随着量子力学和信息学的逐步发展与结合,在信息领域中发展成一门新的学科—量子信息科学。量子通信技术作为量子信息科学中重要分支和最有发展前景的学科,包括量子隐形传态、量子态秘钥分配、量子态制备、量子稠密编码和量子态共享等主要研究点。量子远程态制备和量子远程操作作为量子网络系统框架中的关键任务,其中量子资源的使用、方案的高效性、和普适性等都是评价协议优劣至关重要的指标。本文主要讨论了构建确定性信道的量子态传送、任意高维量子态克隆和量子态远程控制等三个协议。首先,因为量子实验会受到外界环境的影响,其中最大纠缠态受到的影响最大,往往会演变成部分纠缠量子态。然而以部分纠缠态为量子信道的隐形传输并不能保证百分之百的成功,因此研究如何利用概率信道进行确定性量子隐形传送是一个关键问题。本文创新性地利用两个扩展性的Bell概率信道巧妙的构建确定性多能级量子信道,实现了基于概率信道且没有直接联系的Alice和Charlie能够进行100%的量子传送;其次,根据量子不可克隆定理和克隆的本质,量子态克隆也可以作为量子态传输的一种。目前已有的研究方案都是从量子信道特性、制备效率、制备成功概率、资源使用等等方向分析的,目前还没有一种方案是针对普适量子态制备的。因而提出一种普适的关于任意多能级量子态制备方案,使用易获取的Bell态量子信道,使得方案具有很好的普适应用性。从理论上验证了方案的可行性,并分析了量子资源的使用情况和对量子网络的安全性进行了检测验证;最后,论文分别讨论了两方、三方和多方高维的量子态远程控制方案,主要通过门操作提出了一种“兄弟态”的思想,通过传送“兄弟态”到目标方实现控制,打破了常规的传送目标态的思想,以平行控制的崭新方式实现远程控制,使其方案性能得到了大幅度提升。
【关键词】：量子隐形传态 量子态克隆 远程平行控制 幺正操作 高维量子态
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O413;TN918.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 引言9-13
• 1.1 量子信息简介9-10
• 1.2 量子通信技术10-11
• 1.3 课题简介11-13
• 第二章 量子信息特性及基本理论13-23
• 2.1 量子比特表达式13-15
• 2.2 量子门15-18
• 2.3 量子纠缠态18-19
• 2.4 量子测量19-20
• 2.4.1 投影测量19-20
• 2.4.2 广义测量20
• 2.5 量子隐形传态20-23
• 第三章 基于构建确定性信道的量子隐形传态23-31
• 3.1 构建忠实量子信道的方案设计23-26
• 3.2 确定性信道的单粒子隐形传态26-27
• 3.3 三方参与的量子信道构建方案设计27-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第四章 普适的任意多能级量子态克隆方案设计31-40
• 4.1 基于最大纠缠BELL信道的概率性隐形传态32-34
• 4.1.1 两粒子量子隐形传态方案32-33
• 4.1.2 任意多粒子隐形传态方案33-34
• 4.2 基于BELL部分纠缠信道的任意量子态传送34-36
• 4.3 基于最大BELL纠缠信道的任意量子态克隆36-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第五章 高效的量子远程平行控制协议设计40-46
• 5.1 两方参与的量子态远程控制设计40-41
• 5.2 三方参与的量子态远程平行控制方案41-44
• 5.3 本章小结44-46
• 第六章 总结和展望46-48
• 6.1 课题小结46-47
• 6.2 量子通信发展展望47-48
• 参考文献48-54
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文54-55
• 致谢55-56

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