量子Zeon效應(yīng)及其在量子通信中的應(yīng)用.pdf

1、量子信息是由量子力學(xué)和信息科學(xué)相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的新興學(xué)科，主要由量子通信和量子計(jì)算兩部分組成。近年來(lái)量子信息因其獨(dú)特的優(yōu)越性而受到人們的普遍關(guān)注。其中量子通信由于具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，而在量子信息中占有極其重要的地位。此外，近年來(lái)量子Zeno效應(yīng)在量子通信領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，同時(shí)發(fā)揮著比較重要的作用。在量子通信過(guò)程中，基于量子Zeno效應(yīng)人們主要研究的是量子態(tài)保存，糾纏態(tài)保護(hù)，糾纏制備和純化，量子糾錯(cuò)以及克服消相干效應(yīng)

2、等，并提出了許多新穎的可行方案。
　　 目前，人們對(duì)量子Zeno效應(yīng)的研究基本上只針對(duì)初始態(tài)為純態(tài)的量子系統(tǒng)。然而現(xiàn)實(shí)存在的量子系統(tǒng)由于不可避免地與其周圍環(huán)境相耦合而處于混合態(tài)，因此研究混合態(tài)系統(tǒng)的量子Zeno效應(yīng)將更加具有實(shí)際意義。另外，多維量子系統(tǒng)的演化過(guò)程是比較復(fù)雜的，但其更加接近于實(shí)際存在的物理模型。同時(shí)關(guān)于多維系統(tǒng)的量子Zeno效應(yīng)的研究比較少見(jiàn)，多數(shù)只關(guān)注qubit系統(tǒng)。鑒于此，本論文基于量子Zeno效應(yīng)的基本原理分

3、別研究混合態(tài)系統(tǒng)和多能級(jí)系統(tǒng)量子Zeno效應(yīng)的存在性問(wèn)題，以及其在量子通信巾的應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)假設(shè)存在一對(duì)糾纏粒子，當(dāng)我們單獨(dú)考慮其中一個(gè)粒子時(shí)，其狀態(tài)其實(shí)是一個(gè)混合態(tài)。若對(duì)兩粒子系統(tǒng)進(jìn)行頻繁的測(cè)量，最終我們感興趣的粒子的狀態(tài)將以一定概率仍處于其初始混合態(tài)上，而當(dāng)測(cè)量次數(shù)足夠大時(shí)此概率將接近于1。兇而可證明混合態(tài)不穩(wěn)定系統(tǒng)量子Zeno效應(yīng)的存在性；
　　 (2)考慮三種典型的三能級(jí)量子系統(tǒng)即∧-型、

4、V-型和級(jí)聯(lián)型三能級(jí)原子，基于量子Zeno效應(yīng)的基本原理，驗(yàn)證了三能級(jí)系統(tǒng)中量子Zeno效應(yīng)的存在性。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上拓展到高維量子系統(tǒng)，也可證明量子Zeno效應(yīng)在高維系統(tǒng)中的存在性；
　　 (3)基于量子Zeno效應(yīng)，提出實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程糾纏純化的新的高效物理方案。類空分離的兩用戶分享一對(duì)非最大糾纏粒子對(duì)，兩用戶分別引入輔助粒子。在對(duì)輔助粒子和糾纏粒子實(shí)施聯(lián)合幺正操作后，分別對(duì)各自的輔助粒子實(shí)施頻繁的測(cè)量，使輔助粒子仍處于初始態(tài)上，這