噪声环境下经由Brown态的受控远程制备

论文摘要

量子远程制备作为一种重要的量子通信方式,可以将携带信息的量子态安全地从一个地方传到另一个地方,且其无论是在理论上还是实验上都得到了广泛的关注.然而,在开放的量子通信体系中,量子态的传输总是不可避免地受到外界噪声的干扰,使得通信不能被完美地实现.因此,研究噪声环境下的量子远程制备协议具有重要的意义.本文首先在两种假设(假设一:分配给同一个参与方的纠缠粒子所受的噪声作用相同;假设二:被分配的纠缠粒子所受的噪声作用各不相同)下利用算子和表示研究了五种噪声(振幅阻尼,相位阻尼,比特翻转,相位翻转和比特相位翻转噪声)对由Gao等人提出的经由Brown态的任意两粒子的受控远程制备协议的影响.其次,通过解Lindblad形式的主方程研究了三种Pauli噪声(比特翻转,相位翻转和各向同性噪声)对该协议的影响.得到的主要结论如下:1、利用算子和表示描述了两种假设下受五种噪声影响的量子信道,并利用保真度刻画输出态与制备态的接近程度.计算结果表明,两种假设下的保真度都依赖于噪声类型,制备态的系数和噪声参数.为了更加清晰地反映噪声对协议的影响,我们选取了一个特殊的制备态来讨论保真度和噪声参数之间的关系.可以发现两种假设下比特翻转噪声对协议都没有影响.然而,对于其他四种噪声,虽然两种假设下的保真度变化趋势相同,但是假设二下保真度的值较小.这说明了被分配的纠缠粒子所受的噪声作用各不相同时,噪声对协议的影响较大.2、通过计算得到了三种Pauli噪声环境下描述Brown态随时间演化的密度矩阵及输出态的保真度.结果表明保真度都依赖于噪声类型,制备态的系数和量子比特与环境的耦合强度.当制备态的系数选取一定的值时,可以发现在比特翻转噪声环境下,此通信协议没有受到噪声的干扰.然而,在相位翻转和各向同性噪声环境下,短时间内相位翻转噪声对协议的影响较大,但是随着时间的增加,两种噪声对协议的影响趋于相同。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
•   1.1 研究意义
•   1.2 研究现状
•   1.3 本文的主要安排
• 第二章 量子信息相关基础知识
•   2.1 量子比特
•   2.2 量子门
•   2.3 量子测量
•   2.4 量子纠缠
•   2.5 量子远程制备
•   2.6 密度算子和约化密度算子
•   2.7 量子噪声
•     2.7.1 算子和表示
•     2.7.2 主方程
• 第三章 利用算子和表示分析噪声对经由Brown态的受控远程制备的影响
•   3.1 经由Brown态的受控远程制备协议的密度算子表示
•   3.2 假设一下噪声对经由Brown态的受控远程制备的影响
•     3.2.1 用算子和表示描述假设一下的量子噪声信道
•     3.2.2 振幅阻尼噪声环境下的保真度
•     3.2.3 相位阻尼噪声环境下的保真度
•     3.2.4 Pauli噪声环境下的保真度
•     3.2.5 噪声对协议影响的分析
•   3.3 假设二下噪声对经由Brown态的受控远程制备的影响
•     3.3.1 用算子和表示描述假设二下的量子噪声信道
•     3.3.2 振幅阻尼噪声环境下的保真度
•     3.3.3 相位阻尼噪声环境下的保真度
•     3.3.4 Pauli噪声环境下的保真度
•     3.3.5 噪声对协议影响的分析
•   3.4 本章小结
• 第四章 利用主方程分析噪声对经由Brown态的受控远程制备的影响
•   4.1 比特翻转噪声环境下的保真度
•   4.2 相位翻转噪声环境下的保真度
•   4.3 各向同性噪声环境下的保真度
•   4.4 噪声对协议影响的分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间撰写的学术论文
• 攻读硕士期间获奖及荣誉情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 董婷

导师: 马松雅

关键词: 量子噪声,算子和表示,主方程,受控远程制备

来源: 河南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 河南大学

分类号: TN918;O413

总页数: 64

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