噪声环境下经由Brown态的受控远程制备

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量子远程制备作为一种重要的量子通信方式,可以将携带信息的量子态安全地从一个地方传到另一个地方,且其无论是在理论上还是实验上都得到了广泛的关注.然而,在开放的量子通信体系中,量子态的传输总是不可避免地受到外界噪声的干扰,使得通信不能被完美地实现.因此,研究噪声环境下的量子远程制备协议具有重要的意义.本文首先在两种假设(假设一:分配给同一个参与方的纠缠粒子所受的噪声作用相同;假设二:被分配的纠缠粒子所受的噪声作用各不相同)下利用算子和表示研究了五种噪声(振幅阻尼,相位阻尼,比特翻转,相位翻转和比特相位翻转噪声)对由Gao等人提出的经由Brown态的任意两粒子的受控远程制备协议的影响.其次,通过解Lindblad形式的主方程研究了三种Pauli噪声(比特翻转,相位翻转和各向同性噪声)对该协议的影响.得到的主要结论如下:1、利用算子和表示描述了两种假设下受五种噪声影响的量子信道,并利用保真度刻画输出态与制备态的接近程度.计算结果表明,两种假设下的保真度都依赖于噪声类型,制备态的系数和噪声参数.为了更加清晰地反映噪声对协议的影响,我们选取了一个特殊的制备态来讨论保真度和噪声参数之间的关系.可以发现两种假设下比特翻转噪声对协议都没有影响.然而,对于其他四种噪声,虽然两种假设下的保真度变化趋势相同,但是假设二下保真度的值较小.这说明了被分配的纠缠粒子所受的噪声作用各不相同时,噪声对协议的影响较大.2、通过计算得到了三种Pauli噪声环境下描述Brown态随时间演化的密度矩阵及输出态的保真度.结果表明保真度都依赖于噪声类型,制备态的系数和量子比特与环境的耦合强度.当制备态的系数选取一定的值时,可以发现在比特翻转噪声环境下,此通信协议没有受到噪声的干扰.然而,在相位翻转和各向同性噪声环境下,短时间内相位翻转噪声对协议的影响较大,但是随着时间的增加,两种噪声对协议的影响趋于相同。
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