基于beii態(tài)和w態(tài)的量子操作分享研究

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1、基于糾纏的量子信息與操控處理方案簡介第一章基于糾纏的量子信息與操控處理方案簡介現(xiàn)在的經(jīng)典信息的單位元是經(jīng)典比特，從某種程度上講，比特是一個兩態(tài)系統(tǒng)，它可以設(shè)置成為兩個可識別狀態(tài)中的一個，比如O或1，真或假，對或錯。對應(yīng)于經(jīng)典比特，量子信息的基本單位元叫做量子比特(qubit)，它表示的是兩個邏輯態(tài)的疊加態(tài)，即礦)2coIo)+q11)，Icol2+Iql2=1。特別地，經(jīng)典比特可以看成是量子比特的特例(co=0或cl=0)。量子信息學(xué)的出發(fā)點是用量子態(tài)來表示信息，所有有關(guān)信息的問題都必須采用量子力學(xué)理論來處理，而且信息的演變遵從薛定愕方程。信息的傳輸也就是量子態(tài)在量子信道(量子態(tài))中的

2、傳送。如果信息量子化了，那么它的量子力學(xué)的特性就會成為量子信息的物理基礎(chǔ)。所謂量子通信是指利用量子糾纏效應(yīng)進行信息傳遞的一種新型通訊方式，是量子和信息論相結(jié)合的新型的研究領(lǐng)域。一般來講，它包括量子密碼術(shù)、量子隱形傳態(tài)、密集編碼、遠程量子通信，以及量子通信復(fù)雜性等【卜12】。經(jīng)過二十多年的深入研究和發(fā)展，源于量子隱形傳態(tài)的思想，量子通信有了很多新的研究領(lǐng)域，如遠程量子態(tài)制備(RPS)，量子秘密分享(QSS)，量子操作傳送(QOT)和量子操作分享(QOS)等等(見圖1．2．1)。QsTQSS19931999QoTQOS20012010圖1．1：實線箭頭表示方案的參與者由一對一變成一對多，虛

3、線箭頭表示方案的作用對象由態(tài)轉(zhuǎn)換成了操作。FIG1．1：Solid姍wsiIldicatepmgrampanicipants丘Dmonetoonetom觚y，tIleroleofⅡledaShedarmwschemeobjectbythestateintooperation．接下來，我們按時間順序來簡單介紹幾個量子信息處理方案。基于BeJl態(tài)和w態(tài)的量子操作分享研究1．1量子隱形傳態(tài)量子隱形傳態(tài)【13‘371(QuantumstateTeleponation，簡稱QsT或QT)一詞最初來源于科幻小說，它是指一種無影無蹤的心靈的傳送過程。它傳遞客體只需傳遞該客體所包含的信息，而不用搬運該

4、客體本身。1981年，利用非局域測量的方法Aharonov和Albert最早討論著量子態(tài)的傳送113J。到了1993年，BellIlett等六位科學(xué)家在《PhvsicalReviewLetter》上發(fā)表了一篇題為“經(jīng)由經(jīng)典信道和EPR信道傳送未知量子態(tài)”的開創(chuàng)性文章【14】，點燃了人們對傳物研究的興趣，隨后引發(fā)一系列富有成果的研究【15．371。QST的基本思想是：為實現(xiàn)傳送某個物體的未知量子態(tài)，可以將原客體的信息分成經(jīng)典信息和量子信息兩部分，分別由經(jīng)典信道和量子信道傳送給接收者。經(jīng)典信息是初始發(fā)送者對原物進行某種測量(通常是基于Bell基的測量)所獲得，量子信息是發(fā)送者在測量中提取的

5、其余信息。接收者在獲得這兩信息之后，就可以復(fù)制出原來的客體。QST的基本原理如下：AliCe23B0b圖1．2：QST原理圖FIG1．2：Schematicdiagr鋤ofQST假設(shè)初始者Alice想將粒子1中未知量子態(tài)發(fā)送給另外一個接收者Bob。Alice和Bob之間共享一個EPR對(2，3)且有一個經(jīng)典通訊通道。Alice首先對粒子1和她擁有的EPR粒子2進行Bell基測量，由于Bell基由四個正交的態(tài)組成，那么Alice的測量結(jié)果也會有四種可能，而每種可能的概率都是l／4。對應(yīng)于Alice所用不同的測量基得到的測量結(jié)果，Bob的粒子3塌縮到相應(yīng)的量子態(tài)上。隨后Alice通過經(jīng)典信

6、道將她的測量結(jié)果告訴Bob之后，Bob就可以選擇適當(dāng)?shù)幕謴?fù)操作作用到粒子3上。此時粒子3的狀態(tài)，就是原來粒子1的狀態(tài)。參見原理圖1．2。2基于糾纏的量子佰思與操控處理方案簡介QST是一個任意未知量子態(tài)從一個位置轉(zhuǎn)移到另外一個遙遠位置的過程它沒有任何質(zhì)量或能量轉(zhuǎn)移。它的特點是，僅僅是量子態(tài)由粒子1轉(zhuǎn)移到了粒子3，但粒子1本身不被傳送，它始終留在初始的發(fā)送者處。發(fā)送者甚至可以對這個量子態(tài)一無所知，而接收者是將別的如粒子變換成為與原粒子完全相同的量子態(tài)，原粒子的量子態(tài)在發(fā)送者進行測量及提取經(jīng)典信息時己遭破壞。1．2量子秘密分享1999年，HilleD，，Buzl(a11dBenlljaume

7、刪首次提出了量子秘密分享協(xié)議【38·59】(QSS)。這是一個在量子場景中的經(jīng)典秘密的分享。量子秘密分享在未來的生活中有許多潛在的應(yīng)用。因此在它出現(xiàn)之后，引起了很多人的關(guān)注【40卻】。在最初的協(xié)議當(dāng)中，經(jīng)典信息和量子信息(也就是量子態(tài))都被分享。后者在2004年由LaIlce等人(48】正式稱為量子態(tài)分享。在量子態(tài)分享協(xié)議當(dāng)中，發(fā)送者利用量子糾纏通道，可以只讓所用的代理(即分享者)成功分享一個任意的量子態(tài)，當(dāng)然這些工作離不開局域操作和經(jīng)典通信。