多體純態(tài)糾纏及其在量子通信中的應(yīng)用.pdf

1、薛定諤于1935年第一次提出了“糾纏”的概念，并稱其為量子力學的精髓。利用多體純態(tài)糾纏可以實現(xiàn)許多經(jīng)典通信無法完成的任務(wù)，例如:量子隱形傳態(tài)，量子安全直接通信，量子遠程態(tài)制備，量子秘鑰共享等。在量子信息和量子計算中，量子糾纏是最重要的物理資源，在糾纏被提出的80多年里，人們一直在不斷的研究它，并且取得了巨大的成果，例如Bell不等式，CHSH不等式。但是我們?nèi)圆磺宄m纏的本質(zhì)和它的數(shù)學結(jié)構(gòu)。對于一個給定的量子態(tài)，如何確定它是否糾纏？更進

2、一步，如何測量量子態(tài)的糾纏程度？此外，如何利用糾纏性質(zhì)來更好的實現(xiàn)量子信息處理任務(wù)？許多問題需要進一步的研究。
　　以量子糾纏為物理資源的量子通信則取得了較大的成就。例如最開始提出的量子隱形傳態(tài)。量子隱形傳態(tài)是以微觀粒子的狀態(tài)作為信息載體，利用量子糾纏效應(yīng)實現(xiàn)信息的傳輸。量子隱形傳態(tài)的基本思想是將未知粒子態(tài)所代表的信息分為經(jīng)典信息和量子信息兩部分，信息發(fā)送者通過對于手中的量子態(tài)進行某種測量，并讀取測量結(jié)果。在測量的同時，會導(dǎo)致系統(tǒng)

3、的塌縮。通過經(jīng)典信道將測量結(jié)果告訴信息的接受者，接受者通過讀取測量結(jié)果，對手中的粒子態(tài)做相應(yīng)的幺正操作來實現(xiàn)發(fā)送方傳輸?shù)牧孔討B(tài)。整個通信過程中，被傳送的是僅僅是量子態(tài)，而不是微觀粒子態(tài)本身。而代表未知量子態(tài)的微觀粒子一直在信息的發(fā)送者手中，并在測量過程中塌縮。接收者是將其他的微觀粒子態(tài)“轉(zhuǎn)移”到原始的未知量子態(tài)。量子隱形傳態(tài)是在量子計算和量子通信中發(fā)揮著重要作用，因此成為主要的研究領(lǐng)域之一。
　　與量子隱形傳態(tài)相區(qū)別的是量子遠程態(tài)

4、制備。量子遠程態(tài)制備用在某些量子隱形傳態(tài)無法實現(xiàn)的地方，也具有較大應(yīng)用價值。相比于遠程態(tài)制備，信息的發(fā)送者完全知道發(fā)送的信息，即系數(shù)和相位信息，發(fā)送者根據(jù)已知信息的系數(shù)和相位來構(gòu)造正交完備基對系統(tǒng)進行測量，從而達到發(fā)送信息的目的，但是隨著粒子數(shù)的增加，構(gòu)造正交完備基的難度直線型上升，于此同時整個通信過程的成功率也在直線型下降，只有在某些特殊情況下才能達到50％，在及其特殊的情況下，可以達到100％。我們利用系數(shù)和相位相分離的方式來構(gòu)造正