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基于施密特分解的多量子比特隐形传态协议研究

发布时间:2020-04-29 18:33
【摘要】:量子通信是量子力学与信息学交叉形成的新兴学科,依托量子态的量子特性,对通信系统中的经典信息进行传输,旨在提高通信的安全性和可靠性。量子隐形传态系统借助经典信道传输辅助信息,通过量子信道实现量子态的分发和传输,具有与经典信息论相比更安全高效的应用价值,该技术还将促进量子网络和量子计算的进一步发展。本文的主要研究内容包括:1、掌握了一些量子隐形传态的基础理论。针对量子傅里叶变换的物理性质,证明了量子傅里叶变换计算基的完备正交性。对量子系统进行施密特分解,将所研究的问题根据量子系统与预传输态施密特秩的相等与非相等关系分成两类。2、针对量子系统与预传输态施密特秩的相等关系,提出了一种五量子比特Brown态预先分发作为量子信道的四量子比特GHZ态的隐形传态协议。通过探索系统线性变换的方法,得到投影测量基与幺正变换矩阵的对应关系。该方法使特定量子态的量子隐形传态协议的设计更具普适性。进一步对GHZ态的隐形传态协议进行了n维扩展,并验证了基于施密特秩相等关系中线性变换方法的正确性。3、针对量子系统与预传输态施密特秩的非相等关系,提出了一种五量子比特Brown态预先分发作为量子信道的三量子比特W态的隐形传态协议。通过探索系统量子傅里叶变换的方法,得到投影测量基与幺正变换矩阵的对应关系。分析表明,量子傅里叶变换能够适用于更复杂的粒子结构,并具有将复杂系统简化的能力。进一步对W态的隐形传态协议进行了n维扩展,并验证了基于施密特秩非相等关系中量子傅里叶变换方法的正确性。
【图文】:

逻辑框图,逻辑框图,量子隐形传态,量子系统


态量子隐形传态协议的具体形式。1.4 本文的结构安排本文一共包含五个章节,文章的主要研究内容和创新点的逻辑关系如图1所示,具体内容安排如下:第一章总体的概述论文的选题意义和量子隐形传态技术的国内外研究发展现状,介绍论文的创新点及主要工作,对论文主要章节的结构安排进行总结性概述。第二章介绍了量子隐形传态的理论基础,包括单量子比特和复合量子比特的两种纠缠态和直积态的表示形式和物理意义。针对论文主要研究的高维量子比特的直积态和纠缠态映射到本文需要研究的 Bell 态、W 态、GHZ 态和 Brown 态,将纠缠态粒子化表示为粒子与粒子之间纠缠关系的形式。随后,针对量子隐形传态的基本概念利用局域操作与经典通信进行图示表述。对通信系统中发送方和接收方所需要分别进行的投影测量和幺正变换进行理论说明。最后介绍本文量子系统所涉及的施密特分解和量子傅里叶变换的概念。第三章介绍了具有量子系统与预传输态施密特秩相等关系的量子隐形传态协议。首先对经典的单量子比特协议进行分析,得到对应量子系统所需的简单线性变换。随后

Hilbert空间,偏振态,光子,二维


西北大学硕士学位论文为量子态依概率处于其中一种确定的状态。在二维 Hilbert 空间中,,量子比特的基矢表示为 0 和 1 ,那么任意一个量子态 ψ 可以表示为=ψ α 0 + β1。(2.1)其中,2 2α + β=1且α 和 β 是复数,分别表示量子态 ψ 依概率2α 或2β 分别处于0 或 1 的确定状态。换言之,任意一个单量子比特在未进行态测量前,可以依概率表示为 0 或 1 ,也可以表示为 0 和 1 的随机连续叠加态。一般情况下,在二维 Hilbert 空间中,将基矢 0 和 1 分别表示为1 00 , 10 1 = = 。 (2.2)例如,常用的两种基矢(Z 基和 X 基)表示如图 2。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:O413;TN918

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本文编号:2644875

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