基于非破壞性探測(cè)的量子超密集編碼和量子邏輯門.pdf

1、現(xiàn)在,量子信息學(xué)已經(jīng)成為物理學(xué)和信息科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一.和經(jīng)典信息處理相比,量子信息處理具有很大的優(yōu)勢(shì),可以大大地提高信息處理的效率和安全性.其中光學(xué)系統(tǒng)是非常有潛力的量子信息處理系統(tǒng).因?yàn)楣鈱W(xué)量子信息處理有很多優(yōu)點(diǎn),比如光子不容易受外界影響,容易制備和傳輸,具有較低的消相干作用,而且單個(gè)光子的操作比較容易實(shí)現(xiàn).本文介紹了量子信息學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)現(xiàn)量子信息處理的光學(xué)方法,并且詳細(xì)地介紹了超糾纏的概念和制備超糾纏的方法以及量子非破壞探測(cè)的

2、原理和應(yīng)用.
　　本文首先提出了一個(gè)基于偏振-頻率超糾纏和量子非破壞性探測(cè)的量子超密集編碼方案.發(fā)送者Alice可以執(zhí)行的操作共有16種,對(duì)應(yīng)4比特經(jīng)典信息,我們傳送一個(gè)光子就可以實(shí)現(xiàn)4比特經(jīng)典信息的傳遞.而且我們的方案是近似確定性的,不會(huì)破壞量子系統(tǒng)的狀態(tài).其次,我們提出了利用交叉克爾非線性和非破壞性探測(cè)實(shí)現(xiàn)兩比特和三比特量子邏輯門的方案.兩比特受控Z門中,我們用分束器(BS)來(lái)調(diào)節(jié)目標(biāo)比特的相位,光子與交叉克爾非線性相互作用之

3、后,我們又用了一個(gè)BS干涉目標(biāo)比特在兩個(gè)路徑上的光子態(tài),并根據(jù)零差測(cè)量和量子非破壞性探測(cè)的測(cè)量結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的幺正操作,實(shí)現(xiàn)兩比特受控Z門.我們提出的受控非門只需要一次宇稱檢測(cè),而且不需要輔助光子.當(dāng)然,它也是近似確定性的.三比特量子邏輯門主要有兩個(gè):Fredkin門和Toffoli門.和交叉克爾非線性相互作用之后,根據(jù)零差測(cè)量的結(jié)果,我們需要對(duì)兩個(gè)目標(biāo)比特執(zhí)行相應(yīng)的U操作.再經(jīng)BS干涉后,根據(jù)量子非破壞性探測(cè)器對(duì)光子所在路徑的測(cè)量結(jié)果,