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量子信息学作为一门新兴学科,以量子计算机和量子通信为主要内容日益发展起来。量子信息学以量子位作为信息载体,按照量子力学原理进行计算或操作,从而使量子信息学比经典信息学更具优越性。近几年来,量子信息在理论上和实验上都取得了重大的突破,创造出绝对安全的量子隐形传态、量子密钥、量子密集编码等经典信息理论不可思议的奇迹。量子隐形传态是目前量子信息中人们关注的热门课题之一,它是量子信息理论的重要组成部分,也是量子计算的基础。
量子隐形传态是量子通信中最简单的一种。它不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律有非常重要的意义,而且可以用量子态作为信息载体,通过量子态传送完成大容量信息的传输,实现原则上不可破译的量子保密通信。这种方法可靠性高,安全性强,能够节省资源,降低通信复杂度。如果量子隐形传态技术得以实现,它将在量子计算和量子通信等方面获得重要应用。然而,由于国际学术界所设想的量子通信网络是采用光子(飞行的量子比特)来传送量子信息,而采用原子(静止的量子比特)来存储和处理量子信息。所以,当前这个领域仍处在单元技术基础研究阶段,有许多关键性问题亟待解决。本文主要包括下面两部分内容:
1.基于Braunstein和Kimlble(B-K)方案以双模最小关联混合态作为量子信道实施对未知量子态的隐形传送。并以传送相干态为例进行了详细的研究,发现双模最小关联混合态作为一种广义的Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)型纠缠态在实现量子隐形传态中能很好的担当量子信道的角色,在纠缠度和压缩度选择适当的条件下被传送未知量子态的保真度可以达到1,这是比双模压缩真空态更优越的量子信道。
2.基于腔QED提出了一种实验上可行的量子网络即时通信方案,并详细讨论了三人或多人同时通讯的方案。原子与腔相互作用在大失谐情况下,不再受腔衰减和热场的影响,Bell基测量转变为原子态测量,从而使量子网络即时通信很容易实现。