混态下量子小世界网络的纠缠渗流

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我们通过生成函数和纠缠交换的方法研究了混态情况下小世界网络的纠缠渗流,通过理论计算和数值模拟,分析了小世界网络平均集团的大小和路径长度的关系,可以得出小世界网络在较短的路径下具有较大的平均集团的结论,并进一步阐明量子小世界网络同样具有较大的聚类特性和较短的平均距离。我们还发现随着保真度的增加,平均集团将增大;可以通过增大小世界网络的平均度来降低信息传递所需的保真度。最后,我们通过对混态进行纠缠交换,能够提高最大纠缠态的保真度,说明纠缠交换可以优化量子小世界网络的纠缠渗流。我们先建立一个量子小世界网络,和经典小世界网络相比,网络的节点相当于量子中继器,它可以储存、处理和发送量子信息。量子信息传递的关键是制备远距离传输的量子纠缠态,在制备和传输过程中由于噪声环境等因素的影响,量子态在退相干作用下将会演化成混合纠缠态。考虑到这种情况,所以网络中的边由混合纠缠态连接。在量子小世界网络中,在任意两个节点之间将以混合纠缠态建立量子通信信道,如果从混合纠缠态中以一定概率提取最大纠缠态时,我们就说在量子网络中实现了的纠缠渗流。我们研究了不同网络模型下的网络平均集团和路径的关系,通过理论计算和数值模拟,发现量子小世界网络在相同的路径下具有更大的平均集团,网络中几乎所有的点都能实现信息的传递。在量子信息远程传输的过程中,随着传播路径的增加,对从混合纠缠态获取最大纠缠态的保真度要求也较高。我们用数值模拟的方法,研究了量子小世界网络的平均集团和保真度的关系,发现随着保真度的增加,网络的平均集团将增大,但平均集团的最大值保持不变。进一步发现,通过改变小世界网络的平均度来改变网络的拓扑结构,可以达到降低信息远距离的最大纠缠态的保真度。最后,我们借助量子纠缠交换操作,通过调节量子态中的参数,发现可以改变最大纠缠态的保真度。并且在参数选取特定的值时,能提高最大纠缠态的保真度。说明纠缠交换可以优化量子网络的纠缠渗流。
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