文档介绍：安徽大学
硕士学位论文
量子信息若干问题的研究
姓名:胡桂玉
申请学位级别:硕士
专业:原子与分子物理
指导教师:叶柳
2010-04-08
摘要
摘要
量子信息学是一门新兴的交叉学科,是量子力学与信息科学相结合的产物。
量子信息学大致可以分为两个部分即量子通信和量子计算,量子通信研究的主要
内容包括量子隐形传态,量子密集编码,量子秘密分享,量子克隆等。经过二十
多年的发展,人们已取得了一系列重大突破,使得该学科已成为当前国际前沿热
点课题之一。
近些年来,量子计算机由于比经典计算机有更强大的计算能力而备受人们的
关注。众所周知,量子逻辑门是量子计算机最基本的构建模块,在量子计算和量
子通信中扮演着重要的角色。在经典计算机中,信息可以被精确复制。而对于量
子计算机,由于量子不可克隆定理的局限,精确地拷贝任意未知量子态是不能实
现的,因此人们要将更多的精力放在对近似的量子克隆理论的研究。本文提出了
量子隐形传态和密集编码,量子逻辑门以及量子克隆的实现方案,取得的结果如
下:
1. 利用腔 QED 技术实现了量子隐形传态和量子密集编码
基于原子与腔场大失谐相互作用并附加经典场驱动实现了量子隐形传态和
密集编码。在整个过程中,原子与腔场之间不交换能量,而且腔场态和腔本身的
衰减对方案的影响可以忽略,腔场只处于虚激发态,大大延长了有效的消相干时
间,为方案的实验可行性提供了保障。
2. 在离子阱中实现了量子 SWAP 门
利用处在线性阱中的两个全同的三能级离子与两个不同频率的激光脉冲共振
相互作用来实现两比特量子 SWAP 门的方案。在这个方案中消相干是可以被忽
略的,并且目前离子阱技术在实验上取得了大量的进展,因而我们的方案在目前
的技术基础上是可以实现的。
3. 用线性光学元件和离子阱系统实现量子克隆
(1). 用线性光学元件实现最优对称性实数态量子克隆
建立在线性光学实验技术的基础上,我们提出了一个实验可行的方案实
现最优对称性12→实数态量子克隆和最优对称性13→经济型实数态量子克隆。
I
量子信息若干问题的研究
因为光子易于操作,传送速度快,而且传送过程中不易与环境发生相互作用,所
以线性光学系统也是实现量子信息操作的一种重要手段。基于目前的实验技术,
我们的方案在实验上是可以实现的。
(2). 在离子阱中实现最优对称性经济型态依靠量子克隆
由于离子阱系统用于量子信息处理过程,在最近取得一系列的进展,尤
其是阱中离子与光子的信息交换以及离子阱系统的可扩展性。多比特量子克隆无
论在量子信息理论还是应用上都有着重要的意义;离子阱在多原子操作上的进步
使得在离子阱中实现多比特量子克隆成为可能。基于此我们在离子阱系统中提出
了一个方案实现最优对称性13→经济型相位协变量子克隆和最优对称性13→
经济型实数态量子克隆。我们的方案有如下优点:,
因此称为经济型克隆并且对环境噪声不敏感。,这个特性
能帮我们将编码在初态的信息最佳分到最终系统。,其他一
系列量子克隆机如最佳对称性(非对称性)普适量子克隆,最佳对称性(非对称
性)12→相位协变量子克隆都能被实现。

关键词:量子隐形传态和密集编码,量子逻辑门,量子克隆。

II
Abstract
Abstract
Quantum information science is a new field. It includes such two parts as quantum
computation and munication. prises
quantum teleportation, quantum dense coding, quantum secret sharing, quantum
cloning, etc. After the development of two decade years, people have acquired a series
of important breakthrough. It makes this subject e one of the hotspot in
international leading edge.
In recent years, puters have attracted much more attention because
they can show putational capacity than clas