相干態(tài)局域與非局域量子克隆的理論研究.pdf

1、量子信息學(xué)是當(dāng)前國際研究中最活躍、最重要的課題之一。它主要是將量子力學(xué)的基本原理,例如量子力學(xué)不確定關(guān)系、態(tài)疊加原理、量子不可克隆定理等,運(yùn)用到量子信息的處理、計(jì)算和傳輸?shù)倪^程中。它可以實(shí)現(xiàn)諸多經(jīng)典領(lǐng)域不能完成的量子信息處理問題,例如量子隱形傳態(tài)、量子密集編碼以及量子克隆等。量子不可克隆定理指出,對一個(gè)未知的量子態(tài)進(jìn)行精確克隆是不可能的。但是,進(jìn)行最優(yōu)的近似克隆已在很多理論與實(shí)驗(yàn)研究中完成,這對量子克隆機(jī)的研究有一定的促進(jìn)作用。量子克隆

2、機(jī)是量子通訊中的一個(gè)重要工具,它不僅可以實(shí)現(xiàn)量子態(tài)的估計(jì)、測量以及量子密碼的竊聽,而且主要對相干態(tài)的局域與非局域量子克隆進(jìn)行了研究,它在提升量子計(jì)算的速度以及在量子密鑰分發(fā)的竊聽?wèi)?yīng)用中起到了重要的作用。由于量子不可克隆定理對量子信息和量子計(jì)算產(chǎn)生了深刻的影響,所以對相干態(tài)的局域與非局域量子克隆的研究在量子信息中變得非常重要。
　　本文的主要工作是圍繞相干態(tài)的局域與非局域量子克隆展開,主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:
　　(1)首先,

3、分析了無條件局域克隆方案,即利用分束器、半波片等線性光學(xué)元件與零拍探測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對未知振幅分量和位相分量的連續(xù)變量相干態(tài)1→2的局域克隆。在此基礎(chǔ)上,分析了無條件非局域克隆方案,該方案是量子信息協(xié)議中結(jié)合了克隆和隱形傳送的一種新技術(shù)。它對于相干態(tài)非局域1→2的量子克隆有著重要的影響,在克隆過程中選取了一個(gè)合適的三組份糾纏態(tài),利用三組份糾纏態(tài)之間的糾纏特性,最終使得相干態(tài)的非局域1→2量子克隆輸出的保真度與局域克隆比較有所改變。

4、　　(2)在相干態(tài)1→2量子克隆的基礎(chǔ)上,分析了相干態(tài)局域和非局域N→M量子克隆。其中,相干態(tài)局域N→M量子克隆過程是通過研究國內(nèi)的一個(gè)小組在給定條件下的輸入態(tài),利用分束器、半波片等線性光學(xué)元件,單模壓縮源,零拍探測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)量子克隆的方案。該方案的特點(diǎn)是引用了單模壓縮源的輔助。而在相干態(tài)非局域N→M量子克隆的方案中,其特點(diǎn)是使用了一個(gè)附加的雙模壓縮源。在使用了理想壓縮源的情況下,局域與非局域量子克隆方案的克隆結(jié)果將達(dá)到一個(gè)最佳值。