量子信息若干問(wèn)題的研究.pdf

1、量子信息學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，是量子力學(xué)與信息科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。
　　 量子信息學(xué)大致可以分為兩個(gè)部分即量子通信和量子計(jì)算，量子通信研究的主要內(nèi)容包括量子隱形傳態(tài)，量子密集編碼，量子秘密分享，量子克隆等。經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，人們已取得了一系列重大突破，使得該學(xué)科已成為當(dāng)前國(guó)際前沿?zé)狳c(diǎn)課題之一。
　　 近些年來(lái)，量子計(jì)算機(jī)由于比經(jīng)典計(jì)算機(jī)有更強(qiáng)大的計(jì)算能力而備受人們的關(guān)注。眾所周知，量子邏輯門是量子計(jì)算機(jī)最基本的構(gòu)建模塊

2、，在量子計(jì)算和量子通信中扮演著重要的角色。在經(jīng)典計(jì)算機(jī)中，信息可以被精確復(fù)制。而對(duì)于量子計(jì)算機(jī)，由于量子不可克隆定理的局限，精確地拷貝任意未知量子態(tài)是不能實(shí)現(xiàn)的，因此人們要將更多的精力放在對(duì)近似的量子克隆理論的研究。本文提出了量子隱形傳態(tài)和密集編碼，量子邏輯門以及量子克隆的實(shí)現(xiàn)方案，取得的結(jié)果如下：
　　 1.利用腔QED 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了量子隱形傳態(tài)和量子密集編碼基于原子與腔場(chǎng)大失諧相互作用并附加經(jīng)典場(chǎng)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了量子隱形傳態(tài)和密集編

3、碼。在整個(gè)過(guò)程中，原子與腔場(chǎng)之間不交換能量，而且腔場(chǎng)態(tài)和腔本身的衰減對(duì)方案的影響可以忽略，腔場(chǎng)只處于虛激發(fā)態(tài)，大大延長(zhǎng)了有效的消相干時(shí)間，為方案的實(shí)驗(yàn)可行性提供了保障。
　　 2.在離子阱中實(shí)現(xiàn)了量子SWAP 門利用處在線性阱中的兩個(gè)全同的三能級(jí)離子與兩個(gè)不同頻率的激光脈沖共振相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩比特量子SWAP 門的方案。在這個(gè)方案中消相干是可以被忽略的，并且目前離子阱技術(shù)在實(shí)驗(yàn)上取得了大量的進(jìn)展，因而我們的方案在目前的技術(shù)基礎(chǔ)上

4、是可以實(shí)現(xiàn)的。
　　 3.用線性光學(xué)元件和離子阱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)量子克隆(1). 用線性光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)最優(yōu)對(duì)稱性實(shí)數(shù)態(tài)量子克隆建立在線性光學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，我們提出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)可行的方案實(shí)現(xiàn)最優(yōu)對(duì)稱性12→實(shí)數(shù)態(tài)量子克隆和最優(yōu)對(duì)稱性13→經(jīng)濟(jì)型實(shí)數(shù)態(tài)量子克隆。因?yàn)楣庾右子诓僮鳎瑐魉退俣瓤?，而且傳送過(guò)程中不易與環(huán)境發(fā)生相互作用，所以線性光學(xué)系統(tǒng)也是實(shí)現(xiàn)量子信息操作的一種重要手段?；谀壳暗膶?shí)驗(yàn)技術(shù)，我們的方案在實(shí)驗(yàn)上是可以實(shí)現(xiàn)的。
　

5、　 (2).在離子阱中實(shí)現(xiàn)最優(yōu)對(duì)稱性經(jīng)濟(jì)型態(tài)依靠量子克隆由于離子阱系統(tǒng)用于量子信息處理過(guò)程，在最近取得一系列的進(jìn)展，尤其是阱中離子與光子的信息交換以及離子阱系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。多比特量子克隆無(wú)論在量子信息理論還是應(yīng)用上都有著重要的意義；離子阱在多原子操作上的進(jìn)步使得在離子阱中實(shí)現(xiàn)多比特量子克隆成為可能?；诖宋覀?cè)陔x子阱系統(tǒng)中提出了一個(gè)方案實(shí)現(xiàn)最優(yōu)對(duì)稱性13→經(jīng)濟(jì)型相位協(xié)變量子克隆和最優(yōu)對(duì)稱性經(jīng)濟(jì)型實(shí)數(shù)態(tài)量子克隆。我們的方案有如下優(yōu)點(diǎn)：1