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量子信息学是经典信息论与量子力学相结合而产生的新兴交叉学科,是以量子力学的态叠加原理为基础,研究信息处理的一门新兴前沿科学。量子信息学包括量子密码术、量子通信、量子计算机等几个方面,有着很重大的应用价值。量子通信是量子信息学的一个重要分支,主要包括量子隐形传态、量子稠密编码、量子秘钥分配等。其中,量子隐形传态是量子通信中最引人注目的方向之一,是一个新颖而有趣的研究课题。对量子隐形传态的深入研究将会极大的推动量子通信的进展,同时对它的研究又可以使人们对量子力学基本问题有更深入的了解,促进量子力学自身的发展。
本文提出了几种量子隐形传态实现的方案。主要内容如下:
1.n粒子量子态的量子隐形传送。本文研究利用了n个Einstein-Podolsky-Rosen(BPR)对作为量子通道,提出了一种实现n粒子任意态的量子隐形传送的方案。在此方案中,找到了通常量子隐形传态过程中发送者Alice的Bell测量结果与接收者Bob的么正变换之间的内在联系,从而使得Bob收到Alice的Bell测量信息后可确定他对粒子执行么正操作以完成隐形传态任务。这对于当n趋于很大时是尤其重要的。使用类似的方法,可以把这种方案推广到未知的任意d能级n粒子任意态的隐形传送。即利用n个广义Bell态作为量子通道,能够隐形传n个任意未知的d能级粒子量子态。
2.单原子未知量子态的概率量子隐形传送方案。在这个方案中,研究了在腔QED二能级原子间实现未知量子态的最大几率传送的问题。由于原子是与大失谐的真空腔作用,此方案不受腔衰减的影响。
3.腔QED中实现无需Bell测量的n粒子任意量子态的隐形传送。本文提出了一个在实验中可行的n个任意态二能级粒子的一个可行的量子隐形传送方案。比之前两节中探讨的量子隐形传送方案,此方案无需Bell测量,而且对腔场缺陷以及热场的反映不灵敏,只会受到实验误差的影响,可以达到很高的保真度。