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1、量子糾纏共享研究重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：陳曉導師姓名：李熙涵副教授專業(yè)：理論物理學科類別：理學重慶大學物理學院二O一四年四月TheInvestigationofQuantumEntanglementSharingAThesisSubmittedtoChongqingUniversityToPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofScienceByChenXiaoSupervisedbyAss.Prof.Xi-
2、HanLiSpecialty:TheoreticalPhysicsCollegeofphysicsChongqingUniversityApril2014重慶大學碩士論文中文摘要摘要量子信息學是一門由多門學科交叉而形成的學科，涉及到量子力學、信息科學、密碼學等諸多領域，它為通信技術和計算機科學等領域開辟了新的發(fā)展途徑。量子信息以量子態(tài)為信息載體，研究信息的傳輸和處理，以實現(xiàn)更安全的通信和更高效的計算。在量子信息處理的各個領域中，量子糾纏無疑是最重要的研究對象之一。量子糾纏是量子世界特有的現(xiàn)象，在經(jīng)
3、典世界中沒有對應，同時它是量子信息處理中的核心資源，在量子通信和量子計算中有廣泛的應用。在眾多量子通信的備選系統(tǒng)中，光子系統(tǒng)被認為是最有發(fā)展前景的系統(tǒng)。光子由于其傳輸速度快，易于傳輸和容易操控等優(yōu)點，被認為是量子通信的理想實體。在大部分基于量子糾纏的量子通信方案中，通信雙方都需要事先共享一對純的最大糾纏光子對，一般選擇以光子的極化自由度為信息載體。然而光子的極化自由度容易受到實際環(huán)境噪聲的影響，在傳輸?shù)倪^程中糾纏光子對會不可避免地與環(huán)境發(fā)生相互作用而導致退相干，使糾纏態(tài)的純度和糾纏度降低，從而進一
4、步影響量子通信方案的效率和安全性。目前研究者們已經(jīng)有很多的方案來解決這一問題，如量子糾錯碼、量子避錯傳輸、糾纏純化和糾纏濃縮等等。在本論文中，我們也就噪聲條件下的遠距離糾纏共享這一課題進行了研究，提出了相應的解決方案。首先我們提出了一個基于投影測量的超糾纏濃縮方案。超糾纏態(tài)是近年來新興的信息載體，同時在多個自由度上糾纏的量子態(tài)可以攜帶更多的信息，在量子信息處理中有很好的應用前景。我們提出的針對極化和空間自由度超糾纏態(tài)的濃縮方案對于遠距離的超糾纏態(tài)共享有著非常重要的意義。此外我們還提出了一個在噪聲信
5、道下多粒子極化糾纏分發(fā)方案。在現(xiàn)有的量子通信方案中，人們大多是有討論的是兩體貝爾態(tài)的糾纏共享，涉及到多體糾纏的也主要是GHZ態(tài)，對于多粒子W態(tài)的關注很少。W態(tài)也是一種非常重要的量子資源，在量子通信中有很多重要的應用。因此在本論文中，我們提出了針對W態(tài)糾纏分發(fā)方案，方案中利用空間自由度輔助極化自由度的W態(tài)分發(fā)，參與通信的各方可以100%共享保真度為1的W態(tài)。相比已有的對抗信道噪聲的方案，我們的兩個方案考慮了新的糾纏態(tài)，基于光子最常用的兩個自由度來設計方案，具有很好的理論意義和應用前景。關鍵詞：量子糾
6、纏態(tài)共享，超糾纏濃縮，糾纏分發(fā)，W態(tài)，GHZ態(tài)I重慶大學碩士論文英文摘要ABSTRACTQuantuminformationisadisciplineformedbymanysubjectslikequantummechanics,informationscienceandcryptographyandsoon.Itopensupanewwaytothedevelopmentofcommunicationtechnologyandcomputerscience.Quantumstateworksa
7、sinformationcarrierofquantuminformation,whichresearchingthetransmissionandprocessingofinformation,inordertoachievesafercommunicationandmoreefficientcomputation.Amongallthefieldsofquantuminformationprocessing,quantumentanglementisundoubtedlyoneofthemos
8、timportantresearchobject.Quantumentanglementisauniquephenomenoninthequantumworld,withoutcounterpartintheclassicalworld.Atthesametimeitisthecoreresourceofquantuminformationprocessing,whichhasbeenwidelyusedinquantumcommunicationandquantumcomputa
