分享到:

量子纠缠和纠缠转换的研究

本文围绕量子纠缠的度量、性质和纠缠的转换进行了研究。主要内容包括:详细阐述了两体纠缠度量须满足的基本条件,以及五种基本纠缠度量:von Neumann熵、结构纠缠、提取纠缠、相对熵纠缠和纠缠单调,给出了一类态相对熵纠缠的解析计算公式。证明了结构纠缠小于互信息,同时证明了对于任意的量子态(除了经典关联为0的态),它的两个约化密度矩阵的直积不可能为它的最近分离态。研究了在纠缠的两体两维系统中,一个系统的一些操作可导致另一个系统发生相应的变化。这些能影响另一个系统的操作就是PS操作(不完备的测量操作),并得出了在一系统的PS操作下,另一个系统转换后的约化态。利用这个公式,讨论了如何概率地远距态纯化和远距态制备。借助于两体纠缠纯态转换的Nielsen定理,指出了纠缠可用来帮助纠缠纯态的转换,并且证明了在局域操作和经典通信下,两个不存在相互作用的纯态系统的信息可以发生互换。利用辅助系统得到了在局域操作和经典通信下,一定的纠缠纯态转换到特定  (本文共104页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

量子纠缠分析

量子信息科学已经成为过去二十年兴起的最令人激动的科学进展之一。新兴的技术诸如安全量子密码、量子通信和量子计算机使得人们有可能处理原来根本无法完成的任务,因此不仅吸引了物理学家、数学家、计算机专家等众多领域的科学家而且引起了大众的广泛关注。在量子信息和量子计算领域,纠缠被认为是最重要的资源和必不可少的组成部分,因而研究描述纠缠理论的数学基础显得十分自然和重要。这些描述旨在回答关于纠缠的如下问题即纠缠的特性、操控和度量。本文正是致力于对量子纠缠的这些方面的问题进行分析和研究。本文结构安排如下:第一章为绪论,简要介绍量子信息学的基础常识和基于量子纠缠的一些量子信息处理方案。第二章回顾关于量子纠缠的一些基本概念包括纠缠的特性、探测、操控和度量。我们还概述了关于量子纠缠的一些最新进展。第三章我们尝试提出了一个新的多体纠缠度量。这里构造的新的多体纠缠度量是基于多体的量子互信息。其中一个是挤压纠缠的推广,定义为取扩展态使得扩展态的条件互信息达...  (本文共102页) 本文目录 | 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

双光子态操控及应用的实验研究

量子信息学就是研究用量子态来编码信息,利用其特有的相干叠加、纠缠等性质进行信息的存储、传输和处理的学科。纠缠(量子关联)是量子物理的核心内容之一,人们以纠缠为基础构造了各种新颖的信息处理方式,如:量子密码术、量子隐形传态、量子超密编码、量子计算等。作为量子信息的关键信息资源,纠缠的描述、制备、操控及其应用一直是量子信息学理论和实验研究中相当活跃的领域。光子系统作为纠缠的物理载体,在量子信息学的实验研究中一直有其独特的优势。无论是量子密钥分配、量子隐形传态等新型量子信息技术还是量子力学的非局域性检验等基本问题的实验研究都是首先在光子系统中完成的。正因为如此,本论文将光子纠缠态的操控及应用的实验研究作为主要研究内容。另一方面,量子信息研究中涉及到的关联并不总是纯粹的量子关联(纠缠),而往往是以混合关联的形式出现的,其中既包含了量子关联也包含了经典关联。本文的最后一章中我们进行了与经典关联有关的实验研究。本文的主要工作如下:1.设计了...  (本文共152页) 本文目录 | 阅读全文>>

《衡阳师范学院学报(自然科学)》2003年06期
衡阳师范学院学报(自然科学)

量子信息中的纯态和混合态

引言量子理沦中的纯态和混合态在量子信息中态的制备、控制、相干演化以及测量等过程中占有极为重要的地位,因为它们是研究密度算符、量子纠缠态和量子消相干(〔leooherenee)的基础。然而,一般的量子理论或量子力学中并没有对纯态和混合态给出明确的定义,更谈不上深人研究。自从量子通信和量子计算进人新的研究阶段以来,对纯态和混合态的研究显得越来越重要。最近,文献巨l口对量子纯态和混合态给出了比较明确的定义,但是一般的读者难以准确地理解这两个概念。本文从纯态和混合态的定义、纯态和混合态密度算符的区别、量子纠缠态与量子纯态和混合态以及纯态演化为混合态导致消相十等四个方面对纯态和混合态进行剖析。通过分析量子纯态与混合态的区别和联系.掌握研究和处理量子信息的一般方法。〔、(兰一l)也是量子纯态。初始时刻,,个量子位都处于状态一。).对每一个量子位施行操作U{())一(一())+{l卜丫丁.则终态为一、、一升(.()().二。、+(()。…l ...  (本文共3页) 阅读全文>>

《量子光学学报》2013年02期
量子光学学报

波粒二象性和量子不确定性之间的关系:纯态到混合态

0引言互补性原理[1]强调在量子系统中同时存在一对性质相互排斥的物理量,不能用一种统一的图像去完整的描述量子现象,比如波动性和粒子性,但波动性与粒子性对于描述量子现象又是缺一不可的,量子现象必须用这种既互斥又互补的方式才能提供完备描述。波粒二象性是互补性原理最重要的例子,可以通过实验验证,例如杨氏双缝实验[2,3]。最近,报道了基于马赫曾德干涉仪的有关二象性关系[4,5]的实验[6]。在双缝实验中对于干涉条纹的产生和消逝是仅仅由于二象性关系决定的,还是解释为由于海森伯不确定关系的影响,仍有疑义。在费曼的光显微镜[7],Scully的量子擦除实验[8]和Englert的干涉仪[9]都讨论了两者之间的关系,但是讨论还在进行中[10-14]。由条纹可见度V(代表波动性)和可预测性P(代表粒子性)通过不等式V2+P2≤1彼此联系起来。这个表达式是一个数学上的陈述,并没有与不确定关系联系起来。是否有一个关系式可以将V和P与不确定关系联系起...  (本文共6页) 阅读全文>>

《物理学报》2007年04期
物理学报

两态和三态多体纯态的度量和分类

1.引言近20多年来的研究显示,纠缠态是量子信息处理和量子通信领域的重要资源,因此对纠缠的量化和分类就显得十分重要[1—6].目前,对两态两体系统已有了明确的结论,但对于多态多体系统,虽经大量的工作[7—16],一直未找到理想的度量和分类方案.针对这一情况,我们在文献[17]中提出了一种多体纯态纠缠的度量方法,并成功地应用于分析两态三体纯态纠缠的度量和分类[18].本文就是根据文献[17]的多体纯态纠缠度来展示该度量方案对多体纯态纠缠分类的结果.我们首先引入多体纯态纠缠度量[17]和随机局域操作与经典通信(SLOCC)的概念[19].作为简单的例子,将根据该纠缠度引入极值纠缠的概念并结合SLOCC来展示两态两体纯态的纠缠和分类并阐述两态三体纯态纠缠的结果[18].我们还将该方法应用于三态两体纯态系统,对该系统的纠缠进行了分类并对三态两体纯态纠缠度的计算与新近提出的熵积纠缠度方案进行比较.2.多体纯态纠缠度量根据文献[17],针对...  (本文共11页) 阅读全文>>

《辽宁师范大学学报(自然科学版)》2003年04期
辽宁师范大学学报(自然科学版)

关于纠缠纯态研究的新进展

纠缠态是量子信息和量子计算领域的基础[1,2].如何度量体系的纠缠程度,使其能够完整地反映纠缠态的特征就显得尤为重要.荷兰科学家Horodecki父子将纠缠度的假设前提分为三组,这是对目前所认识到的纠缠态规律的概括性总结[3].Bennett等人在[4]中提到了对于多粒子纯态的渐进、精确度量方案,及最小可逆纠缠生成集的概念,但是对这个生成集的构成尚不完全清楚.目前有多种纠缠度的定义方式[5~18],由于多体纠缠有许多二体纠缠所不具备的性质,定量化十分困难,对其研究尚处于起步阶段[19].一个好的纠缠度的定义应该能够区分纠缠、部分纠缠与非纠缠,并能反映这些粒子纠缠的程度以及能明确判定一个体系不同种类的纠缠方式.下面我们将主要以自旋为1/2的三粒子纯态为例进行讨论.对于一个由N个粒子组成的全同粒子体系,任意波函数|Ψ〉都可以用基矢|σ1,σ2,…,σN〉展开为|Ψ〉=∑σ1…σNCσ1…σN|σ1,…,σN〉,(1)其中σi=0或1...  (本文共4页) 阅读全文>>