【摘要】：量子通信是利用量子糾纏效應進行信息傳遞的新型通訊方式,是量子論和信息論相結合的新的研究領域.根據(jù)量子力學的基本原理,量子通信具有高效率和絕對安全等特點,因此成為國際上量子物理和信息科學的研究熱點.這門近三十年發(fā)展起來的新型交叉學科已逐步從理論走向實驗,并向實用化發(fā)展.本文圍繞量子通信在量子操作傳送及量子操作分享方面的相關協(xié)議進行研究,以線性代數(shù)為工具,利用不同的量子態(tài)作為量子信道,設計了雙向量子操作傳送,量子操作分享協(xié)議.論文共分六章,主要研究內容如下:1.雙向量子操作傳送.近年來,雙向量子通信已成為研究熱點,考慮雙向傳送的目的在于為構成網絡的量子操作傳送奠定基礎.論文首先對量子操作傳送方案進行簡介,其次基于三種不同的量子信道,設計了三個雙向的量子操作傳送協(xié)議.最后對第三個協(xié)議進行推廣,提出一個以多粒子cluster態(tài)作為量子信道的雙向操作傳送方案.2.量子操作分享.在量子操作傳送的思想基礎上,將接收系統(tǒng)的數(shù)目增加,設計了一個基于七粒子Brown態(tài)的四方操作分享方案.本方案的優(yōu)越之處在于,三個接收方都有可能成功接收到發(fā)送方所發(fā)送的量子信息.文中進一步將量子信道推廣為多粒子的Brown態(tài),通過酉操作及一系列Bell測量,使其轉化為七粒子的情形,繼而操作分享得以完美實現(xiàn).3.噪聲對操作傳送的影響.事實上,一個真實的量子系統(tǒng)會受到周圍環(huán)境的影響,尤其是噪聲環(huán)境的影響.結合理想環(huán)境下的操作傳送方案,本文利用保真度分析相位阻尼噪聲及幅值阻尼噪聲對雙向操作傳送方案的影響.通過計算并結合Matlab進行數(shù)值分析,討論了三個方案的量子信道中所有粒子分別遭受兩種噪聲的情形.4.實驗可行性、確定性、安全性以及效率分析.首先,文中設計的協(xié)議都具有實驗可行性,并均能以100%的概率成功實現(xiàn).其次,安全性是量子通信過程中必須考慮的因素,文中所有協(xié)議皆能輕易地破解來自外部的攻擊和內部的欺騙.最后,對部分方案進行效率分析,并得出效率通式.
【圖文】：

Ｗａｎｇ［２１ｌ通過處理作用于多粒子量子比特上的單粒子操作而使ＱＯＴ協(xié)議得以拓展；Ｚｈａｏ逡逑和Ｗａｎｇｌ２２】提出一個基于塊對角形式的本地地和遠程地實現(xiàn)非局域操作的協(xié)議．逡逑最普遍的傳送任意酉操作的情況參見圖３．１．最初的設置涉及到一個任意的酉操作逡逑隱形傳送．位于Ａｌｉｃｅ實驗室的控制系統(tǒng)Ｃ中，最初制備的是一個與酉操作ｔ／相關的量逡逑子態(tài)該操作需要被遠程地作用在Ｂｏｂ的粒子／３上，且粒子盧的量子態(tài)為一個任意逡逑態(tài)｜０ｂ．這個過程需要提前制浴的共享最ｆ？態(tài)｜邋Ｙ〉，ｗ的協(xié)肋，結合在各自的實驗室進行逡逑的域操作，并迎過圖屮箭頭所示的經典Ｍ信，ｊ得以完成．逡逑／Ａｌｉｃｅ＼邐（邐Ｂｏｂ＼逡逑回邋％邐0（３逡逑—邐＾逡逑邐—逡逑ｌｖ邋ｙ邋＿邐＼邋ｊ邋）逡逑ｖ—＾邐ｖ邐＾——ｙ逡逑圖３．１邋ＱＯＴ示意圖逡逑Ａｌｉｃｅ擁苻一個作為控制系統(tǒng)的物理系統(tǒng)（７，其本貸就是一個量子系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)逡逑包含描述酉操作／Ｉ：…個Ｍ邐七特卜的信總．對應Ｔ？四操作（／，該控制Ｍ子態(tài)）ｌｊ邋｜〖乃６，逡逑７逡逑

１＾）邋＝邋Ｗ）ａ邋？邐？邋｜Ｔ）ｉ２３４５６－邐（３．８）逡逑方案由以下四步依次進行，且過程示意圖參見圖３．２．由虛線構成的矩形框分別表示逡逑Ａｌｉｃｅ，邋Ｂｏｂ所在的系統(tǒng)．連接兩個系統(tǒng)的實線代表經典信道．實心黑點分別表示粒子逡逑人Ｂ，１，邋２，邋３，邋４，，邋５，邋６，邋７和８．紅色橢圓表示Ｂｅｌｌ測量．藍色和綠色的實心圓分別表逡逑示需要傳送的酉操作N蝦圖繁硎玖攪Ｗ郵蕓胤牽ǎ茫危希裕┟牛販較蚴怯煽劐義現(xiàn)屏Ｗ又趕蚰勘炅Ｗ櫻⑶也煌難丈馕蹲挪煌模茫危希悅牛趟得饔傷母鱟油煎義希ǎ。╁澹村澹ǚ劍懼澹ǎ茫╁澹懼澹ǎ┮來謂校義希椋溴澹澹睿海埃殄澹歟哄澹懾義希靛危懾危洛危殄危殄危洛義希粒歟椋悖邋澹哄危哄澹攏錚忮危″危苠危粒歟椋悖邋澹哄危誨澹攏錚忮義希ǎ粒╁危ǎ攏╁義希殄危卞危懾危赍危沖危赍澹殄�！逦ｉ逦_危赍義希。叮�？邋Ｍ６．邋ｂ忓ｉ]擼懾�？邋ｉ辶x希蹋澹澹懾澹桑哄澹澹懾義希赍危靛危赍澹赍危洛澹澹赍危擔掊澹赍澹誨危沖澹赍義希誨危粒歟椋悖邋澹誨危哄澹攏錚忮危哄澹赍危粒歟椋悖邋澹哄危澹攏錚忮義希歟五五危哄危卞危皺五五危簦五義希ǎ茫╁危ǎ模╁義賢跡常不冢攏簟保碧呢椋眩希苑槳傅氖疽饌煎義系諞徊劍粒歟椋悖搴停攏錚夥直鷦諏Ｗ傭

本文編號：2710854