联合远程制备任意三量子比特态的研究

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量子纠缠是量子信息学的基本概念,是量子力学不同于经典物理学的一种最奇妙、最不可思议的现象。量子纠缠被认为是一种不可替代的资源,可以用来执行一些经典手段无法完成的任务,在量子信息科学中占有举足轻重的地位。量子信息学产生于量子理论和信息科学的结合,它把量子力学的基本原理应用于信息科学,为信息科学的发展提供了崭新的原理、方法和技术,推广了经典信息理论的概念,拓宽了信息科学的研究领域。由于叠加性、相干性、非局域性以及不可克隆性等诸多量子特性,量子信息学在信息领域呈现出了经典信息学无法比拟的独特功能。量子通信和量子计算是量子信息学的两个主要分支。在量子通信网络中,安全可靠的传输量子信息是其基本任务。1993年,Bennett等人提出了量子隐形传态的方案,发送者利用预先共享的纠缠信道传输一个未知的量子态给接收者,而不用传送实物粒子。这一传输方案表明了不同类型资源的可交换性,并取得了很大的进展。随后,远程态制备、联合远程态制备等方案先后被提出,并得到了广泛的研究。  近来,Luo等人提出了一种以GHZ态粒子作为量子信道联合远程制备一个三量子比特态的方案。Chen等人针对其测量基的局限性选择了更为合适的测量基,并且提出了以 EPR对作为量子信道的改进方案。但是,Chen只讨论了一种特殊的EPR对形式,不具有一般性,没有考虑广义的Bell态EPR对,因而也没有对比不同形式EPR对的优劣。  在本文中,我们研究了一个联合远程制备一个任意三量子比特态的方案。该方案以广义Bell态的四种不同形式的EPR对为量子信道,两个发送者分别选择合适的测量基进行测量,然后利用经典信道把测量结果传送出去,接收者根据测量结果对自己手中的粒子采取适当的幺正操作,然后引入辅助粒子并进行选择性测量,就能概率性的得到想要制备的量子态。通过举例,我们具体介绍了本文的联合远程态制备步骤,并对不同形式的EPR对做了对比。研究结果表明:采用不同形式的EPR对作为量子信道,需要接收者对测量结果实施不同形式的恢复操作,但是它们对成功制备远程态的概率贡献是一样的。当量子信道处于最大纠缠态时,可以得到最大的成功概率。
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