基于非破壞性探測的量子超密集編碼和量子邏輯門.pdf

1、現(xiàn)在,量子信息學已經(jīng)成為物理學和信息科學研究的熱點之一.和經(jīng)典信息處理相比,量子信息處理具有很大的優(yōu)勢,可以大大地提高信息處理的效率和安全性.其中光學系統(tǒng)是非常有潛力的量子信息處理系統(tǒng).因為光學量子信息處理有很多優(yōu)點,比如光子不容易受外界影響,容易制備和傳輸,具有較低的消相干作用,而且單個光子的操作比較容易實現(xiàn).本文介紹了量子信息學的基礎(chǔ)知識和實現(xiàn)量子信息處理的光學方法,并且詳細地介紹了超糾纏的概念和制備超糾纏的方法以及量子非破壞探測的

2、原理和應(yīng)用.
　　本文首先提出了一個基于偏振-頻率超糾纏和量子非破壞性探測的量子超密集編碼方案.發(fā)送者Alice可以執(zhí)行的操作共有16種,對應(yīng)4比特經(jīng)典信息,我們傳送一個光子就可以實現(xiàn)4比特經(jīng)典信息的傳遞.而且我們的方案是近似確定性的,不會破壞量子系統(tǒng)的狀態(tài).其次,我們提出了利用交叉克爾非線性和非破壞性探測實現(xiàn)兩比特和三比特量子邏輯門的方案.兩比特受控Z門中,我們用分束器(BS)來調(diào)節(jié)目標比特的相位,光子與交叉克爾非線性相互作用之

3、后,我們又用了一個BS干涉目標比特在兩個路徑上的光子態(tài),并根據(jù)零差測量和量子非破壞性探測的測量結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的幺正操作,實現(xiàn)兩比特受控Z門.我們提出的受控非門只需要一次宇稱檢測,而且不需要輔助光子.當然,它也是近似確定性的.三比特量子邏輯門主要有兩個:Fredkin門和Toffoli門.和交叉克爾非線性相互作用之后,根據(jù)零差測量的結(jié)果,我們需要對兩個目標比特執(zhí)行相應(yīng)的U操作.再經(jīng)BS干涉后,根據(jù)量子非破壞性探測器對光子所在路徑的測量結(jié)果,