量子通信论文

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1、量子通信摘要量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理，量子通信具有高效率和绝对安全等特点，并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。关键字：量子通信；信息论；量子力学-8-目录1.量子通信中量子力学基础-3-1.1.量子纠缠-3-1.2.量子叠加-3-1.3.量子隐形

2、传态-4-2.量子通信的主要组成部分-6-2.1.量子位与信源编码-6-2.2.量子信息处理-6-3.量子通信的应用前景-7-4.实现方式-7-参考文献-8--8-1.量子通信中量子力学基础1.1.量子纠缠量子纠缠是一种存在于多种量子系统中的一种子系统。从测量学的角度分量子纠缠的结果无法独立于单独的系统且必定联系其他系统的参数。通常，一个量子是无法产生纠缠态的，至少要有两个量子位。假设由C和D构成一个复合系统，如果其量子态不能表示为该系统的纠缠态，则此复合系统的波函数不能表示为该子系统的直积：θ(x，y)≠θ(x)θ(y)常见的纠缠态有：两

3、个粒子构成的贝尔基，它两两相交且具有最大的纠缠态；三个粒子构成的GHZ纠缠态等。量子纠缠的实质是一种微观的多系统之间的一种非定域的关联，它是传递量子信息的通道，这也是用于实现量子通信的基础。1.2.量子叠加一个量子系统包含若干粒子，这些粒子按照量子力学的规律运动，称此系统处于态空间(常用Hilbert空间来表述)的某种量子态。量子信息处理研究以量子态为信息载体的信息论与技术。量子系统与经典系统的一个最大区别是它可以处于多个不同态的叠加态。经典信息系统以一个位或比特(bit)作为信息单元，从物理角度讲，比特是个两态系统，它可以制备为两个可识别

4、状态中的一个，如是或非，真或假，0或1，在量子信息系统中，常用量子位或量子比特表示信息单元，量子比特是两个逻辑态的叠加态，û7〉=Aû0〉+Bû1〉，　　ûAû2+ûBû2=1。(1)我们只能说û7〉为û0〉的概率为ûAû2，û7〉为û1〉的概率为ûBû2，除非检测到额外的信息才可知其值。经典比特可以看作量子比特的特例(A=0或B=0)。如一个原子只有基态和激发态两个可能的量子态û0〉和û1〉，我们知道它既可以只处于态û0〉或者态û1〉，此时对应的是经典比特，也可以处于态û0〉和û1〉的叠加态，如(1)式中的量子态û7〉。û7〉的意义是原子

5、可以同时处于û0〉和û1〉两个态，此时对应的是量子比特。如果我们以û0〉和û1〉这两个独立态为基矢，张开一个二维复矢量空间，就可以说是一个二维的Hilbert空间。一般地，n个qubit的态张起一个2n维Hilbert空间，存在2n个互相正交的态，通常取2n个基底态为ûi〉，i是一个n位二进制数。n个量子位的一般态可以表示为2n个基底态的线性叠加，用式表示为-8-用量子态来表示信息是量子信息的出发点，有关信息的所有问题都必须采用量子力学理论来处理，信息的演变遵从薛定谔方程，信息的传输为量子态在量子通道中的传送，信息的处理(计算)是量子态的幺

6、正变换，信息的获取则是对量子态实行量子测量。1.3.量子隐形传态隐形传态就是人们早期提出的远距隐形传物，它是利用一种超自然的力量或现代科学技术手段，以最快捷的方式将一个物体从发送者所在处传送到空间远距离的接收者另一处。子系统的波函数，即量子态可表示为û，两种典型的量子通信技术然而量子通信除了推广经典信息中的信源与信道等概念外，还引入了其特有的量子纠缠，创造了量子隐形传态这样一个经典通信中不可思议的奇迹。原物的未知量子态的信息分为经典信息和量子信息两部分，分别由经典信道和量子信道传送给接收者，经典信息是发送者对原物进行某种测量(通常是基于Be

7、ll基的联合测量)而获得的，量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息。接收者在获得这两种信息后，就可以制造出原物的完美的复制品。量子隐形传态中，习惯上，称发送者为Alice，接收者为Bob。假设Alice欲将粒子1所处的未知量子态û5〉1传送给Bob，其中a，b为两个任意的、未知的复系数——要传送的信息。传送过程如图1所示。图中BS表示Bell基联合测量，U表示幺正操作。粒子2和3构成Bell基，是一个完全纠缠态。正是它预先构成了Alice与Bob之间的“量子通道”，亦即粒子2和3被制备到了如下的EPR态Alice持有粒子2，将粒子3发送给

8、Bob。为完成隐形传态，Alice采用能识别Bell基的分析仪对粒子1和她拥有的粒子2进行联合测量(BS)，于是3所阻隔，因而量子隐形传态也常称为量子态的超空间传送。最近己有实验