远程态制备及其过程中量子通道的普适性研究

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量子纠缠是量子信息理论中的一个基本组成成分,而如何利用纠缠资源是量子隐形传态和远程态制备过程中的一个重要课题。在隐形传态过程中,两个单位的经典比特和一个单位的纠缠是实现一个量子比特信息传输的充要条件。而对于远程态制备而言,所需的量子和经典资源可以适当减少,并且二者之间的对比关系也可能发生改变。本文主要就远程态制备过程中所需的量子纠缠和经典信息做了一些研究,同时讨论了量子通道的普适性问题。第一章是总的导论和概述,介绍了我们的工作背景。在第二章中,我们首先介绍了与量子信息相关的一些主要概念,然后基于量子纠缠的重要地位,我们对其做了展开讨论。其中,作为量子纠缠的一个重要应用,我们简要回顾了量子隐形方案。随着纠缠态在量子信息理论中的广泛应用,如何对各种纠缠态进行适当分类用以完成不同的任务成为目前信息理论中的一个研究课题。基于纠缠态分类的工作状况,在本章的最后一节对三体纯态系统在SLOCC下的纠缠分类做了更深一步的研究,我们给出了2×4×4纯态系统在SLOCC下的真实纠缠的分类结果。第三章主要讨论了几种远程态精确制各方案。Pati的方案实现了用最少经典比特和最大纠缠态资源来制备某种特定态。更为一般的情况,可以证明对于任意的量子纯态,我们都可以应用有限的经典比特和非最大纠缠通道来实现其远程制备。也就是说,如果给定一个量子比特,花费更少的纠缠资源仍然可以远程制备它。但是,在这种情况下量子通道的普适性将被破坏,我们必须根据给定的待传输态来制备各种不同的量子通道。在以上的工作基础上及鉴于所面临的问题,我们在第四章提出了一种远程态制各方案。在这种方案下,任意给定的量子比特都可以实现其远程制备,且具有很高的保真度。这种方案要求接收者事先知道待传输态的部分信息,以降低传输任意态所需的量子通道数目。另外,我们还建构了几种改进方案来实现量子通道的普适性。
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