量子隐形传输保真度的研究

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量子信息理论是以量子力学与信息科学作为理论基础,用量子比特代替经典比特,将要传递的信息编码在量子态上,通过量子纠缠来传递信息。本文阐述了量子信息是如何通过量子纠缠实现信息的传递。其主要内容包括量子信息的发展背景,量子隐形传输的基本概念,基本的两粒子纠缠,三粒子纠缠的GHZ态、W态模型和四粒子纠缠以及基于它们的量子隐形传输构想等。在量子信息发展背景和量子隐形传输的基本概念中回顾了量子信息发展的重要意义,四个重要的假设和基础理论,量子信息的基本单元量子比特,纯态与混合态,纠缠态与非纠缠态,量子测量与量子操作等内容。两粒子纠缠模型是本文的依据与出发点,较详细介绍了两粒子纠缠的量子通道公式与相应的通道保真度公式。通过研究该保真度公式,发现可以通过提高F(X)来提高通道保真度。于是,提出了增加纠缠粒子的三粒子纠缠通道。通过对三粒子纠缠的GHZ态的研究,推导出这种三粒子纠缠的通道公式。在对该纠缠通道的保真度计算后,发现在形式上与两粒子纠缠通道保真度公式类似。但是在抗干扰,通道纠缠范围等,更具有两粒子纠缠无法比拟的适用范围。同时,我们还研究了三粒子纠缠中的一般W态和特殊W态隐形传输通道公式和相应的保真度公式,它们的保真度最大时前者为2/3后者为1。并对这三种纠缠粒子模型进行比较,发现虽然三粒子纠缠的GHZ态在丢失粒子的情况下不如w态,但是在粒子受到干扰自旋发生改变时要比W态具有更佳的保真度,因此在高保真度的前提下它具有更加广泛的实用前景。
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