资源描述：
《量子通信小论文资料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、05611202112021484张卫东量子通信摘要：量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理，量子通信具有高效率和绝对安全等特点，并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。关键字：量子通信信息论量子力学一，量子通信中量子力学基础1，量子纠缠：量子纠缠是一种存在于多种量子系统中的一种子系统
2、。从测量学的角度分量子纠缠的结果无法独立于单独的系统且必定联系其他系统的参数。通常，一个量子是无法产生纠缠态的，至少要有两个量子位。假设由C和D构成一个复合系统，如果其量子态不能表示为该系统的纠缠态，则此复合系统的波函数不能表示为该子系统的直积：qθ(x,y)≠θ(x)θ(y)常见的纠缠态有：两个粒子构成的贝尔基，它两两相交且具有最大的纠缠态；三个粒子构成的GHZ纠缠态等。量子纠缠的实质是一种微观的多系统之间的一种非定域的关联，它是传递量子信息的通道，这也是用于实现量子通信的基础。爱因斯坦、波多尔斯基和罗森(Einstein,PodolskyandRosen)以
3、及薛定谔在1935年以其深刻的洞察力分别提出了著名的EPR佯谬[1]和schrobdinger猫佯谬[2],预示了量子力学基本问题未来的发展方向,量子纠缠态的概念正是在这一方向上产生的.量子纠缠是量子力学不同于经典物理的存在于多子系量子系统中的一种最奇妙、最不可思议的现象,难以经典解释,曾困惑过几代人,即对一个子系统的测量结果无法独立于其他子系的测量参数.虽然,近些年来,随着量子信息这一新兴领域的蓬勃发展,量子纠缠逐渐成为人们的热门话题,但它并不是什么新生事物,“纠缠”这一名词的出现可以追溯到量子力学诞生之初从量子力学诞生之日起,围绕量子力学中对其基本原理的诠释
4、和对其基本概念的理解的争论就从未间断过.争论发生在以爱因斯坦为代表的经典物理学家和以玻尔为代表的哥本哈根学派之间,争论的核心实质上是涉及“纠缠态”及其展现出的非局域关联.最近20年来由05611202112021484张卫东于实验技术的巨大进展,这些争论已不再停留在思辩性阶段,而是可以依靠实验来验证,并由此引发了量子信息学的理论与实验的蓬勃发展.那么,怎样的量子态才算是纠缠态呢?为理解方便,考虑由A和B两个子系统组成的二体系统(A和B均为纯态).设A的本征态矢为ûUA,B的本征态矢为ûUB,若(A+B)这个复合系统的本征态矢ûUAB不能表示成ûUA与ûUB的直积
5、形式时,则称纯态ûUAB为一纠缠态.目前实验上制备得最完美的纠缠态是利用参量下转换的办法产生的纠缠光子对,另外就是在离子阱中制备出了四粒子纠缠态[6].2004年2月,德国的BourennaneM等人又报道了偏振光子三个和四个量子比特纠缠态之间的真正的多方纠缠实验.2，量子叠加一个量子系统包含若干粒子,这些粒子按照量子力学的规律运动,称此系统处于态空间(常用Hilbert空间来表述)的某种量子态.量子信息处理研究以量子态为信息载体的信息论与技术.量子系统与经典系统的一个最大区别是它可以处于多个不同态的叠加态.经典信息系统以一个位或比特(bit)作为信息单元,从物
6、理角度讲,比特是个两态系统,它可以制备为两个可识别状态中的一个,如是或非,真或假,0或1,在量子信息系统中,常用量子位或量子比特表示信息单元,量子比特是两个逻辑态的叠加态,û7〉=Aû0〉+Bû1〉, ûAû2+ûBû2=1.(1)我们只能说û7〉为û0〉的概率为ûAû2,û7〉为û1〉的概率为ûBû2,除非检测到额外的信息才可知其值.经典比特可以看作量子比特的特例(A=0或B=0).如一个原子只有基态和激发态两个可能的量子态û0〉和û1〉,我们知道它既可以只处于态û0〉或者态û1〉,此时对应的是经典比特,也可以处于态û0〉和û1〉的叠加态,如(1)式中的量子
7、态û7〉.û7〉的意义是原子可以同时处于û0〉和û1〉两个态,此时对应的是量子比特.如果我们以û0〉和û1〉这两个独立态为基矢,张开一个二维复矢量空间,就可以说是一个二维的Hilbert空间.一般地,n个qubit的态张起一个2n维Hilbert空间,存在2n个互相正交的态,通常取2n个基底态为ûi〉,i是一个n位二进制数.n个量子位的一般态可以表示为2n个基底态的线性叠加,用式表示为用量子态来表示信息是量子信息的出发点,有关信息的所有问题都必须采用量子力学理论来处理,信息的演变遵从薛定谔方程,信息的传输为量子态在量子通道中的传送,信息的处理(计算)是量子态的幺
8、正变换,信息的获取则是对
