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量子通信与量子信息的研究可以追溯到几十年前,但真正引起广泛注意的是在20世纪90年代中期。这期间发现了Shor量子因子分解算法和Grover量子搜索算法。这两类算法展示了量子计算从根本上超越了经典计算机的计算能力;而80年代提出的BB84量子保密通信协议也在此期间获得了实验成功。由此,对量子通信和量子信息的研究,已成为现今研究热门之一。而本文也旨在讨论量子通信的定义和模型,并提出一些自己的见解。
本文主要讨论了量子通信模型以及相关技术。
量子通信是由量子力学为基础的新一代信息科学,其数学模型是用向量空间来表征量子状态,将量子物理原理映射到矩阵理论中的空间变换,以得到精确的数学解释。
此外,类似于经典信息论中的Shannon熵,量子信息论引入了Von Neumann熵,作为信息论分析的基础。这也是作者进行理论研究的基础。
作者的主要工作属于纯理论性研究:
首先,作者针对无噪声的量子信道,提出了由经典信息论中的Hamming权重编码算法改进的量子Hamming权重信道编码算法,并给出了编码结构图。
其次,作者主要演算了一些特定带噪声量子信道的经典信息容量以及他们在纠缠帮助下的经典信息容量,并且讨论了两者之间的关系,分析了纠缠帮助对量子信道的经典信息容量的影响。
然后,作者对多用户接入的量子信道进行了分析,提出了此状态下的简化数学模型;并给出了高斯信道条件下的多用户接入的解析表达式;再分析了信道相关性对多用户信道的影响。