噪聲信道中的量子信息傳送.pdf

1、量子信息學將經典信息處理擴展到量子領域，應用微觀系統的量子態(tài)承載信息，使信息的傳送、處理進入快速、高效、安全的時代。環(huán)境與系統的相互作用給傳送量子信息帶來了巨大的困難。噪聲信道中的量子信息傳送成為當前國際科學研究前沿的熱點課題。本文主要研究量子信息傳送過程中量子信道存在的噪聲與損耗，提出了在幾種主要噪聲信道中的量子態(tài)傳輸方案、糾纏分發(fā)方案和量子密鑰分發(fā)方案。
　　本研究主要內容包括：第一章詳細闡述本篇論文的研究背景、研究意義以及噪

2、聲信道中量子通信的發(fā)展現狀。第二章重點介紹量子通信中的基礎知識和基本概念，包括量子比特、量子態(tài)變換、純態(tài)、混合態(tài)、密度算符、約化密度算符、相干態(tài)、糾纏相干態(tài)、量子測量等。考慮量子比特反轉錯誤，第三章提出兩個單光子態(tài)的容錯傳輸方案。相比量子態(tài)拒錯傳輸方案，本方案可以檢測出兩個光子同時發(fā)生反轉錯誤的情況，使方案出錯率降低至零。抵抗一般聯合噪聲，第四章提出一個x類極化糾纏態(tài)的糾纏分發(fā)方案。利用極化分束器和半波片，可將待分發(fā)態(tài)的糾纏方式在極化、

3、空間模式之間轉換。發(fā)送時，糾纏從極化模式轉為空間模式。傳輸時，空間模式糾纏不受影響;極化模式遭受破壞。接收時，采用基于交叉克爾介質非線性的非破壞測量消除極化模式所受的影響，并將糾纏從空間模式轉回極化模式。作為推廣，提出任意多光子糾纏態(tài)的糾纏分發(fā)方案。免疫兩種重要的聯合噪聲—聯合退相位噪聲與聯合旋轉噪聲，第五章提出相應的量子密鑰分發(fā)方案和控制量子密鑰分發(fā)方案，方案效率為每三個光子編碼—比特密鑰。其間，列舉出方案可能遭遇的竊聽攻擊方式，提出