量子非对称码用于振幅或相位衰减信道的性能研究

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量子信息是量子力学与信息科学相融合的新兴交叉学科,可突破现有信息技术的物理极限,是后莫尔时代非常重要的新一代技术。量子信息包括两大块内容:量子计算和量子通信。在量子通信过程中,以量子纠缠为基础的量子编码和量子纠错是量子通信成功实现的必不可少的手段,同时量子纠错还是成功实现量子计算的重要保证。我们知道无论是量子计算还是量子通信,本质上都是利用了量子相干性。可惜的是,在量子计算机中,量子相干性的保持非常的困难,通常情况下都会发生消相干,因为在实际操作过程中,量子比特通常并不是孤立的,它很可能会和周围的环境发生相互作用,所以会导致量子相干性的衰减,而这一过程对于量子计算和量子通信非常的不利。因此,要使量子计算和量子通信成为现实,就必须要克服消相干。量子编码是迄今发现的克服消相干最有效的方法。在量子密码系统里,任何窃听光子流的行为将改变光子,使得发送者或接收者发觉,因此可以实现完全的保密通信。主要的几种量子编码方案是:量子纠错码、量子避错码和量子防错码。量子稳定子码是量子纠错码中最重要的一类,并以此为基础,构造出了非常实用的编码,量子非对称码便是其中之一。我们总希望我们构造的系统可以完全避免噪声,然而,噪声几乎不可避免,我们只能想办法去尽量减小噪声。在量子信息处理中,与经典信息处理中用经典纠错码保护信息一样,我们使用量子纠错码来保护量子信息。它们的基本思想一致,都是在原始信息中引入冗余来保护信息。衡量量子纠错码的优劣,保真度是一个重要的指标。本文共分为两大部分,第一部分主要介绍了在前人研究的基础之上,采用等效信道的方法将编码、噪声、解码等效为一个信道,计算量子非对称码[4,1]码和[6,2]码在量子振幅衰减信道、量子相位衰减信道以及量子振幅和相位同时衰减信道下的保真度。第二块内容主要分析了[2(M+1),M]码不能用于量子相位衰减信道的原因。
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