含噪量子多址信道的信道容量研究.pdf

1、隨著以量子力學基本原理為基礎的量子通信和量子信息學的迅速發(fā)展，作為量子信息技術(shù)的自然拓展，量子多址通信已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的熱點問題。而含噪多址量子信道的容量研究是實現(xiàn)量子多址通信的基礎。與經(jīng)典信息論相似，量子信息論中的最基本問題也是信道容量，因為它從根本上限定了量子信道在可利用資源條件下的信息傳輸效率問題。然而，量子通信與經(jīng)典通信最大的區(qū)別在于量子信道不僅僅能傳輸經(jīng)典信息，還能傳輸量子信息。因而量子信道存在兩種信道容量：經(jīng)典容量和量子容

2、量。因此，對于含噪多址量子信道來說，根據(jù)其發(fā)送的信息性質(zhì)不同，它的與量子信息相關(guān)的容量可以分為經(jīng)典-量子(Classical-Quantum)容量和量子-量子(Quantum-Quantum)容量。 本文根據(jù)單用戶量子信道的容量理論和Yard等人提出的糾纏產(chǎn)生定理，利用量子Fano不等式、量子數(shù)據(jù)處理不等式等相關(guān)知識，求證出含噪量子多址信道的信道容量區(qū)域定理，并把定理應用到三類最基本的多址量子噪聲信道(量子比特翻轉(zhuǎn)信道、量子相位

3、翻轉(zhuǎn)信道和量子退極化信道)中，對所得的容量區(qū)域進行仿真、分析與比較。計算和仿真結(jié)果驗證了此容量定理的有效性。量子信道噪聲是影響量子多址通信質(zhì)量的重要因素。在光通信中，量子高斯噪聲是最常見、最基本的噪聲。由于目前量子高斯信道的量子容量未得到最終的精確結(jié)果，因而對其經(jīng)典容量的研究是現(xiàn)階段的主要工作。本文在借助經(jīng)典多址高斯信道信道容量的計算思路的基礎上，根據(jù)多址量子信道、量子高斯態(tài)和單用戶量子高斯信道經(jīng)典容量的相關(guān)知識，從理論上推導出多址量子