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本文主要讨论了一维伊辛模型中,均匀磁场和非均匀磁场中,量子的热纠缠和量子传输的保真度;以及利用腔QED来实现未知量子态的传输。
所谓量子隐形传态是指:将Alice的某个粒子的未知量子态传送到Bob处的另一个粒子上,使得这个粒子与原来Alice的粒子处在相同的状态上,这种传递只是粒子信息的传递而不是物质的传递,即传送的只是粒子的状态信息,而粒子本身并没有被传送。由于量子力学的不确定原理,我们不能精确地将原量子态的所有信息全部提取出来,所以就将原来量子态的所有信息分为经典信息和量子信息两部分,他们分别由经典通道和量子通道传送,根据这些信息,可以构造出原量子态的全貌。
本文提出利用伊辛链作为量子通道来传输两未知量子态,并讨论了传输的平均保真度。由于外界因素的影响,我们很难利用纠缠纯态作为量子通道,而更多的是以混合纠缠的形式出现,所以本文利用了一维热纠缠伊辛链作为量子信道,实现了两粒子态的远程传输,分析了外界磁场、温度、耦合系数对纠缠度和保真度的影响。
量子信息是以量子态为量子信息的载体,以对各种量子态的制备和操纵来实现量子信息的处理,腔量子电动力学装置是最重要和最有前景的一种。腔QED的主要思想是将俘获的原子约束在高品质腔中,把量子信息储存在原子能态上,由于腔内原子与腔模场耦合,导致原子间相互作用,产生态的演化,从而可以实现量子态的制备、操作和利用腔QED进行量子态的隐形传送。
在量子信息处理过程中,量子系统与周围环境相互作用总会破坏系统内部的相干演化,从而导致信息的丧失,因此,大多数方案都是尽可能地把系统和环境隔离开,然而,消相干是无法完全避免的,在以前的用腔QED进行量子信息处理的大多数方案中,腔只是作为存储器,而把腔作为量子信息处理的主要障碍之一是腔泄露这种消相干,因此,对光腔Q值的要求很高,现有技术难以实现。大失谐QED方案是一种有效克服光腔消相干现象的新型处理器方案,系统对强的耗散和热辐射不敏感,这样就大大降低了对光腔Q值的要求,利用该方案可以实现量子隐形传态,本文利用腔QED的大失谐作用,利用3个粒子W态的非最大纠缠作为量子通道,实现未知态的远程传输。
本文共分为四章,第一章主要介绍了量子隐形传送和量子信道的基本知识。本文的第二、第三章是我主要研究的工作。第二章讨论了伊辛模型中量子的热纠缠和量子隐形传送的保真度。第三章介绍了利用腔QED传送两未知粒子的隐形传态及传输的概率。第四章对未来量子信息的发展作了展望。