环境辅助测量增强量子密集编码容量的研究

发布时间：2021-08-02 07:59

　　量子密集编码不仅是量子信息处理的重要研究领域之一,也是量子纠缠共享非常有趣的应用之一,为实现全球量子保密通信的绝对安全提供了前提研究条件。作为量子密集编码必不可少的资源,纠缠可以使无噪声量子信道的经典信息容量加倍。但是,实际的量子系统不可避免地与周围环境存在相互作用,纠缠因此而衰减,这大大降低了密集编码效率,甚至出现量子密集编码逊色于经典编码的情况。因此,有必要寻找能抑制环境退相干保护纠缠增强密集编码容量的方案。环境辅助测量技术可以从环境中获取额外信息有效抑制退相干,在量子信息任务处理过程中发挥着重要的作用。本文研究利用环境辅助测量技术抑制退相干增强噪声影响下量子密集编码容量的方案。主要研究内容和创新点如下:（1）提出利用环境辅助测量提高振幅阻尼噪声下的密集编码容量的方案。在环境辅助测量及其反转方案的帮助下,可以有效抑制振幅阻尼噪声的影响,并且以一定概率恢复未受噪声前的容量。与弱测量及其反转方案得到的结果相比,环境辅助测量及其反转方案在提高容量和成功概率上都具有明显优势。这些优势源于环境辅助测量可以从环境中提取额外信息用来抑制振幅阻尼噪声。（2）当连续使用信道时,具有关联效应的量子信道... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

无记忆振幅阻尼的线路模型

振幅阻尼噪声下的密集编码容量 高度依赖于初始纠缠度 和振幅阻尼噪声的退相干强度 。图3.2 振幅阻尼噪声下的量子密集编码容量众所周知，量子密集编码协议的优势体现在两个比特的系统容量*1ADC 上，图 3.2 清楚地表明，在噪声信道中，这一优势是很难保持下去的。尽管容量 随强度 的增加先减小后又增加，但密集编码的优势并未恢复。因此，维持噪声信道中密集编码容量的优势是一个值得注意的问题。3.2 环境辅助测量及其反转增强密集编码容量本节中，我们提出一种利用环境辅助测量及其反转抑制振幅阻尼噪声影响进而提高密集编码容量的方案。本方案的基本思想是通过对环境进行测量，然后在系统上进行量子状态恢复操作，最终根据环境辅助测量的输出结果和合适的量子测量反转操作，可以一定的概率成功恢复出量子系统的初始信息

肪掣ㄖ?饬考捌浞醋?銮空穹?枘嵝诺赖拿芗?嗦肴萘?20图3.3 振幅阻尼噪声下利用环境辅助测量及其反转方案增强量子密集编码容量因为环境辅助测量和量子测量反转都是概率性的操作，所以利用环境辅助测量及其反转提高量子密集编码容量也是一个概率性的方案。在实际应用中，应当考虑高容量与低成功概率之间的权衡。对于我们提出的环境辅助测量及其反转方案来说，发现该方案最佳的的成功概率是21optP （3.15）如图 3.4 所示，虽然最佳的成功概率1optP 随着噪声强度 增强而降低，但它与初始参数 是无关的。图3.4 振幅阻尼噪声下利用环境辅助测量及其反转方案后纠缠恢复的成功概率3.3 环境辅助测量及其反转与弱测量及其反转方案对比在文献[19]里，作者提出了一种使用弱测量和量子测量反转联合测量技术保护振幅阻尼噪声信道的密集编码容量，结果表明，弱测量及其反转方案的密集编码能力总是大于没有使用弱测量及其反转测量方案的能力。为了便于对两种方案进行直观的比较

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高维两粒子纠缠态的超密编码方案[J]. 黄平武,周萍,农亮勤,何良明,尹彩流.  光子学报. 2011(05)
[2]四维二粒子超密编码的单向通信方案[J]. 周锐,朱玉兰,聂义友.  光子学报. 2010(01)



本文编号：3317199