基于幅度噪声情况下远程制备任意四比特团簇态的方案设计.doc

1目录第一章绪论31.1研究背景31.2研究现状31.3研究意义4第二章基础知识52.1量子逻辑门5第三章在理想环境下远程制备任意四比特团簇态83.1主要方案8第四章在幅度噪声环境下,远程制备任意四比特团簇态124.1密度算符的表征124.2在幅度噪声情况下远程制备四比特团簇态13第五章结论15致谢16参考文献1719摘要量子信息学作为一门新兴学科，通过将量子力学的基本原理应用在信息科学上，从而形成了一套全新的原理、方法和技术。它不仅丰富和完善了现有的经典信息理论，并在一定程度上促进了信息科学的进一步发展。由于其拥有着相比经典信息学里更高的安全性，使得它受到了广大学者的热烈关注。并相继提出了量子远程态制备、联合远程态制备等一系列研究方案。本文重点探讨在幅度噪声情况下远程制备四比特团簇态的问题。首先分析了在理想状态下发送者Alice利用团簇态作为量子信道，通过选择合适的测量基，帮助接收者Bob制备四比特团簇态。接着探讨了在幅度噪声影响下，发送方为接收方远程制备四比特团簇态。通过分析测量过程列举出输出态测量结果，并利用输出态密度矩阵计算出输出态的保真度，最后联合数学工具分析出输出态保真度与噪声参数的关系。由此，可以得到，在幅度噪声情况下，系统保真度的曲线是单调递增的。关键词：量子态制备，团簇态，幅度噪声，保真度AbstractAsanewsubject,quantuminformaticsformsanewsetofprinciples,methodsandtechniquesbyapplyingthebasicprinciplesofquantummechanicstoinformationscience.Itnotonlyenrichesandimprovestheexistingclassicalinformationtheory,tosomeextent,butalsopromotesthefurtherdevelopmentofinformationscience.Duetoitshighersecuritythanclassicalinformatics,ithasbeenpaidmoreattentionbymanyscholars.Aseriesofresearchschemes,suchasquantumremotestatepreparationandcombinedremotestatepreparation,havebeenproposedoneafteranother.Inthispaper，withaclusterstateasthequantumchannel,wefirstlyconsidertheprotocolforremotelypreparinganyfour-qubitclusterstateunderidealcircumstances.Inthefollowing,weputforwardtheschemeforremotestatepreparationoffour-qubitclusterstateundertheinfluenceoftheamplitude-dampingnoise.Finally,weusethefidelitytodescribethedistancebetweentheoutputstateandthedesiredpreparedstate.Keywords:quantumstatepreparation,clusterstate,amplitude,fidelity.第一章绪论1.1研究背景进入二十世纪后，随着信息技术的迅猛发展，由量子力学与经典信息学的结合，而形成地量子信息学得以快速发展。现如今它已成为最新型、最前沿的通信方式。我们知道，现代通讯都是以经典形式存取和传播信息。然而，对于一个经典系统而言，其状态不是0就是1。不同于经典系统，在量子系统中，其状态不仅可以0或者1这两种状态，还可以处于0和1态叠加的状态。因为量子系统和经典系统彼此遵循不同的物理规律，从而量子系统可以实现大量在经典系统所不能实现的功能。比如，超大容量存储、超快量子计算和绝对保密通信等等。量子力学和计算科学之间的联系吸引了很多科学家们的注意力。基于量子信息必将推动现代的科学和技术的巨大变革，关于量子信息科学的研究进展非常迅速，并获得了巨大的理论和实验方面的成果。量子信息是利用微观粒子的状态来表示的信息，它可以以任意二态的量子体系为物理载体，如光子、原子、电子、原子核等。对量子信息的处理归根结底是通过操纵量子信息的载体——量子态来完成逻辑运算[1]。由此，我们可以得到，在量子信息科学中，量子态处于一个核心的地位，量子信息处理及识别皆与量子态密切相关的。从而量子态的探究对量子信息的