簇态在量子信息中的应用研究

• 作 者: 王国友
• 机 构: 湖南师范大学
• 出 处: 湖南师范大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 簇态 量子纠缠 量子隐形传态 量子密钥分配 量子安全直接通讯

量子信息学是由量子力学和信息科学相结合而形成的崭新的交叉学科，是目前物理学和信息科学前沿研究的热门领域。量子信息的核心旨在巧妙地利用量子相干性对信息的新型载体-量子比特进行操纵控制，以量子物理学的方式进行信息的编码、存储和传递。如今在理论上量子信息处理和量子通讯处于火热的探讨之中。我们在量子态的纠缠、量子隐形传态、量子安全通讯等领域作了一些研究。我们提出了利用簇态来传输态的实现方案和基于簇态的量子安全直接通讯方案，它们对量子信息处理和量子通讯有重要意义。
全文分为五章。第一章介绍了量子信息领域的发展历史及进展。
第二章研究了量子信息学的基本理论，包括量子比特、量子逻辑门、量子纠缠、量子测量等方面的内容。
第三章介绍了量子隐形传态；研究了簇态的一些特性，如它是最大关联的和它的相关性等于它们的Schmidt测量等；给出了利用簇态来传输态的两种实现方案。
第四章介绍了量子不可克隆定理、量子密钥分配原理和一种典型的安全通讯，即“ping-pong”协议。不同于量子密钥分配，量子安全直接通讯是在通讯双方之间直接进行秘密信息的传输。详细给出了我们的基于簇态的量子安全直接通讯方案。该方案以一维线形簇态为基础，利用一些酉操作和测量来进行量子通信，还分析了它的安全性，窃听者采用拦截一重发攻击带来的错误率达43.75％。
第三章第五节和第四章第五节是本工作的主要创新之处。
第五章是我们对本文的工作进行了简要的总结，并对这一研究领域的发展前景作了简要的展望。