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本文主要讨论了未知任意量子态隐形传送的基本原理。通过量子纠缠的非局域性,提出了实现任意单粒子、二粒子、三粒子直至n粒子量子态的隐形传送方案,并给出了完成它们的量子逻辑电路。
量子纠缠作为多粒子叠加的基本物理问题,在新兴的量子信息领域有着重要的应用前景,其显著的应用就是未知量子态的隐形传送。本文从量子纠缠的非局域性的讨论出发,给出了两体纠缠的四个正交完备基及其测量方法,从未知量子态的隐形传送的基本原理出发,讨论了单粒子、二粒子、三粒子直至n粒子任意量子态的隐形传送过程,从基本的量子逻辑门讨论出发,对单粒子、二粒子、三粒子直至n粒子任意量子态的隐形传送过程建立了量子逻辑电路,为量子态隐形传送过程的实现提供理论依据。值得一提的是,在讨论二粒子任意量子态的隐形传送时,本文提出了无需引入辅助粒子也能实现概率传态的新方案,这不仅使逻辑电路得以简化,也为进一步的研究指明了方向。
实现量子态隐形传送主要包括三个步骤:即EPR纠缠源的制备,对欲传送的粒子与EPR态中的一个粒子实施联合Bell及测量,以及对EPR态中的第二个粒子执行幺正变换。本文提出了n粒子任意量子态的隐形传送方案,当发送者(Alice)对她所拥有的粒子进行n次联合Bell基测量并将结果通过经典通道告诉接收者(Bob),Bob对其所拥有的粒子进行相应的幺正变换,即可重建初始量子态,而成功实现量子态隐形传送的概率与量子通道的形式有关,若选取最大纠缠对,成功实现量子态隐形传送的概率为1,即确定性隐形传送;若选取非最大纠缠对时,成功实现量子态隐形传送的概率取决于n个非最大纠缠对中的n个较小系数,即概率性隐形传送。由于环境的影响以及量子系统的退相干,非最大纠缠具有普遍性,因此概率传送更具有实用意义。