噪聲信道中的量子信息傳送.pdf

1、量子信息學(xué)將經(jīng)典信息處理擴(kuò)展到量子領(lǐng)域，應(yīng)用微觀系統(tǒng)的量子態(tài)承載信息，使信息的傳送、處理進(jìn)入快速、高效、安全的時(shí)代。環(huán)境與系統(tǒng)的相互作用給傳送量子信息帶來了巨大的困難。噪聲信道中的量子信息傳送成為當(dāng)前國(guó)際科學(xué)研究前沿的熱點(diǎn)課題。本文主要研究量子信息傳送過程中量子信道存在的噪聲與損耗，提出了在幾種主要噪聲信道中的量子態(tài)傳輸方案、糾纏分發(fā)方案和量子密鑰分發(fā)方案。
　　本研究主要內(nèi)容包括：第一章詳細(xì)闡述本篇論文的研究背景、研究意義以及噪

2、聲信道中量子通信的發(fā)展現(xiàn)狀。第二章重點(diǎn)介紹量子通信中的基礎(chǔ)知識(shí)和基本概念，包括量子比特、量子態(tài)變換、純態(tài)、混合態(tài)、密度算符、約化密度算符、相干態(tài)、糾纏相干態(tài)、量子測(cè)量等?？紤]量子比特反轉(zhuǎn)錯(cuò)誤，第三章提出兩個(gè)單光子態(tài)的容錯(cuò)傳輸方案。相比量子態(tài)拒錯(cuò)傳輸方案，本方案可以檢測(cè)出兩個(gè)光子同時(shí)發(fā)生反轉(zhuǎn)錯(cuò)誤的情況，使方案出錯(cuò)率降低至零。抵抗一般聯(lián)合噪聲，第四章提出一個(gè)x類極化糾纏態(tài)的糾纏分發(fā)方案。利用極化分束器和半波片，可將待分發(fā)態(tài)的糾纏方式在極化、

3、空間模式之間轉(zhuǎn)換。發(fā)送時(shí)，糾纏從極化模式轉(zhuǎn)為空間模式。傳輸時(shí)，空間模式糾纏不受影響;極化模式遭受破壞。接收時(shí)，采用基于交叉克爾介質(zhì)非線性的非破壞測(cè)量消除極化模式所受的影響，并將糾纏從空間模式轉(zhuǎn)回極化模式。作為推廣，提出任意多光子糾纏態(tài)的糾纏分發(fā)方案。免疫兩種重要的聯(lián)合噪聲—聯(lián)合退相位噪聲與聯(lián)合旋轉(zhuǎn)噪聲，第五章提出相應(yīng)的量子密鑰分發(fā)方案和控制量子密鑰分發(fā)方案，方案效率為每三個(gè)光子編碼—比特密鑰。其間，列舉出方案可能遭遇的竊聽攻擊方式，提出