【摘 要】
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量子信息学是量子力学与信息学的交叉学科,近年来发展非常迅速,已经成为令人瞩目的新兴科学之一。由于量子信息在存储、传输、操作等方面的独特性质,使得信息的存储容量、通信的
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量子信息学是量子力学与信息学的交叉学科,近年来发展非常迅速,已经成为令人瞩目的新兴科学之一。由于量子信息在存储、传输、操作等方面的独特性质,使得信息的存储容量、通信的安全性和运算能力等都有了质的飞跃,量子信息将为信息产业带来革命性的发展,因而成为新的研究热点。1982年,Wootters和Zurek在《Nature》上提出了量子不可克隆定理,这条定理是量子理论发展史上的一个里程碑,它确保了量子密钥分配方案的安全性。直到1996年,Buzek和Hillery提出普适量子克隆方案,量子克隆得到了更多的关注,同时,极大的激发了科学界对量子克隆的研究热潮。量子纠缠态是量子信息的重要信息资源,所以近几年,对于纠缠态对称与非对称量子克隆的研究成为量子克隆研究的主要方向之一。 本论文首先介绍了量子克隆的主要分类,以及量子克隆领域的国内外研究进展。然后采用量子远程克隆的方案,对两体纠缠态与三体纠缠态分别进行了1-2近似克隆的理论研究,主要取得以下几个方面研究成果: 1.基于单个量子信道,研究两体Bell态、两体未知纠缠态的量子克隆方案。发送者利用Bell基联合测量、Hadamard变换和投影测量等方法完成对持有粒子的量子测量;接收者通过幺正变换、量子逻辑门对量子态进行恢复。然后计算得出克隆输出态的保真度均为65。 2.基于单个量子信道,对未知三体GHZ态的量子远程1-2近似克隆进行研究。量子测量阶段进行两次Bell基联合测量;量子态恢复阶段,根据输入态的不同类型,先后引入C-NOT门与Toffoli门,设计了两种克隆方案,完成了对所有类型未知三体GHZ态的远程克隆,并计算了输出态的保真度。证实提出的方案为普适克隆方案。 3.基于两个量子信道,提出未知三体GHZ态的量子远程近似克隆方案。通过计算输出态保真度,证实为相位不变的量子克隆,计算得到保真度值的范围为[21/36,25/36]。并进一步研究保真度与输入态态参量的变化曲线图。讨论了单个量子信道与两个量子信道克隆方案的优劣,为进一步研究纠缠态远程克隆量子信道数量选择做出理论依据。
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