量子信息網(wǎng)絡(luò)中高斯信道和退消相干的研究.pdf

1、量子信息學(xué)是信息科學(xué)與量子力學(xué)相結(jié)合而形成的一門新興交叉學(xué)科，它主要建立在量子相干性基礎(chǔ)上，利用微觀粒子作為載體，憑借量子力學(xué)特有的一些性質(zhì)來完成經(jīng)典信息學(xué)無法實(shí)現(xiàn)的信息處理功能。量子信息學(xué)包括量子計(jì)算，量子通信等，其中量子通信是量子信息領(lǐng)域趨于實(shí)用化的研究方向，具有保密性強(qiáng)、容量大、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。量子信道是量子通信的重要組成部分，如何利用量子信道有效的實(shí)現(xiàn)量子信息的遠(yuǎn)距離、大容量的傳輸成為當(dāng)今各界研究的熱點(diǎn)問題。
　　 本

2、文主要集中于研究多個(gè)高斯信道形成的量子信息網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸、信息容量和網(wǎng)絡(luò)中的消相干問題。首先基于量子信息基本方程，用量子信息密度代替量子態(tài)在量子信道中傳輸，通過研究高斯信道的各種性質(zhì)來探索量子信息網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)特性。從量子Fokker-Plank方程出發(fā)，在量子信息網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)造出一種可行的量子高斯信道。經(jīng)過一系列的復(fù)雜運(yùn)算得到量子動(dòng)力學(xué)互信息容量公式，從而將經(jīng)典動(dòng)力學(xué)互信息理論推廣到量子范疇。同經(jīng)典信息論相比，量子動(dòng)力學(xué)互信息具有一些新的

3、特征，通過對(duì)這些新特征的討論，得出信道中時(shí)間和信道長(zhǎng)度與信息量減損的關(guān)系，并提出在高斯信道中實(shí)現(xiàn)量子態(tài)并行傳播的方案，這種方案較容易操作和實(shí)現(xiàn)，對(duì)于研究量子通信具有一定的實(shí)用價(jià)值和重要的科學(xué)意義。
　　 量子信息網(wǎng)絡(luò)建立在量子相干性的基礎(chǔ)上，因此其物理實(shí)現(xiàn)最大障礙就是消相干問題。我們利用某些合理的近似，在與指數(shù)相關(guān)的環(huán)境中構(gòu)建部分對(duì)角化的量子退消相干子空間，該子空間中的量子態(tài)都是由子動(dòng)力學(xué)動(dòng)理方程來描述的投影態(tài)，在這些子空間中能