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量子信息学是一门刚刚崛起、同时又具有十分广阔的应用前景的新型交叉学科,它具有经典信息学无法比拟的优越性。量子信息学主要包括:量子态制备、量子隐形传态、量子通信、量子光通信、量子编码与量子密集编码、以及量子算法与量子计算等。其中,量子隐形传态是量子信息学的重大课题,其目的是实现未知量子态的隐形传送,尤其是多个量子比特未知量子态的隐形传送,因此在量子通信与量子光通信领域中具有非常重要的作用。
本文首先对量子信息学领域近年来国内外的发展状况、基本概念和基本理论等进行了系统综述,之后利用全量子理论,在多种系统模型下推导了原子和腔场相互作用过程中的信息交换,从理论角度探讨了量子隐形传态的方案,包括:
①.利用简并V型多能级原子与单模相干态腔场之间的作用来隐形传送四和多个量子比特的未知原子态;
②.利用原子一腔场相互作用系统实现多量子比特未知原子态的量子隐形传态:
③.利用光场与N型四能级原子相互作用系统中实现量子隐形传态:
④.利用N对二粒子纠缠态作为量子通道实现N粒子纠缠态的隐形传送。
以上研究结果,对于人们从实验上实现多个量子比特的未知原子态的量子隐形传送等方面,具有重要的理论指导意义。