毕业论文_量子隐形传输

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1、摘要量子信息是信息科学与量子力学相结合的新兴交叉学科，包括量子通信和量子计算两个重要方面。量子隐形传态是量子通信的一个重要分支，其基本原理是：将原物的信息分为经典信息和量子信息，它们分别经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而获得的，量子信息是发送者未提取的其余信息。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。也就是说利用量子纠缠现象，实现不发送任何量子位而把量子位的未知态发送出去，这就是量子隐形传态。纠缠在量子隐形传态中起着至关重要的作用。本文阐述了纠缠态及隐形传态的基本理论，并且实现了单粒子四能级未知量子态的隐形传

2、输。关键词:量子纠缠，量子隐形传态，Bell基14单粒子四能级未知量子态隐形传输1引言19世纪末，经典物理学晴朗天空上的两朵小小的乌云孕育了一场物理革命风暴，从而诞生了相对论和量子力学。普朗克，爱因斯坦，玻尔，薛定谔，海森堡等量子大师们叱咤风云，各领风骚，对量子力学的建立、完善与发展立下了不朽的功勋！然而，量子力学虽已走过近百年的风风雨雨，但仍有一个从量子力学建立之初到现在仍未解决的问题：量子力学的基本解释是什么？爱因斯坦与以玻尔为首的哥本哈根派对量子力学的本质有长达半个世纪的争论，这早已被传为佳话。爱因斯坦说：“上帝并不掷骰子！”海森堡说：“去，爱因斯坦，告诉上

3、帝该怎么做！”薛定谔更是推波助澜，提出了让玻尔头痛不已的“薛定谔猫”。甚至EPR论证让玻尔束手无策。量子理论发展到今天我们已经清楚的知道了“薛定谔猫态”和EPR态同属纠缠态。20世纪末，量子信息蓬勃发展起来，而量子隐形传态是量子信息中最主要的研究对象之一。1993年Bennett等在《Pyhs.Rev.Lett》上发表一篇题为《由经典和EPR通道传递未知量子态》的论文，开创了人们研究量子隐形传态的先河。量子纠缠使隐形传态成为可能。2量子纠缠2.1历史回顾量子纠缠是存在于多子系统的量子系统中的一种奇妙的现象，即对一个子系统的测量结果无法独立于对其他子系统的测量参数。

4、量子纠缠的英文是quantumentanglement。“纠缠”这一名词的出现可以追溯到量子力学诞生之初。1935年，爱因斯坦，玻多尔斯基，罗森（Einstein,PodolskyandRosen）三人在《物理评论》上发表了《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》（以下简称《完备》）。人们称之为EPR佯谬。他们写出了两个粒子的一个量子态（称为EPR粒子对）这里和14分别表示体系1与体系2的变量。显然函数与函数Up就是形成为纠缠态，只不过EPR三人没有明确说出是纠缠态，但是隐含了这样的思想。薛定谔在其猫佯谬论文中将这样的量子态称为纠缠态。爱因斯坦等在《完备》一

5、文中认为：一个严谨物理理论应当区别“客观实体”和这个理论的描述，客观实体应独立于理论而存在。在判断一个理论是否成功时，我们会提出两个问题：首先，这个理论是否正确？其次，理论的描述是否完备？只有当这两个问题的答案都是肯定时，这样的理论才是令人满意的。理论的正确性当然由实验来决定，而关于量子力学的描述是否完备则是这篇文章探讨的主题。怎么来判别完备性呢？爱因斯坦等人为，物理实体是指在不以任何方式干扰系统的情况下，能准确地预测（即几率为1）某一物理量的值。每一个物理实体必须在理论中有一对应物，那么必定存在一个物理实体与这个物理量对应。而在量子力学中，对两个不可对易的可观测

6、量而言，由于测不准原理，在知道其中一个物理量的准确知识的同时将排除对另外一个的准确知识。因此，爱因斯坦等发现了如下的两难局面:（1）在量子力学中波函数对物理实在的描述是不完备的。（2）两个对应于不可对易算符的物理量不能同时是实在的（即具有确定值）。因为，若两个不可对易的物理量同时具有确定值，根据爱因斯坦等对完备性的条件，在波函数的描述中应包含这些值。但事实并非如此，因此波函数的描述是不完备的。在量子力学中，通常假设波函数包含了描述物理系统的一切完备的信息。然而爱因斯坦等人指出：在这个假设之下，配合对物理实体的判别准则将导出（2）是错的，因此这是一个矛盾！这就是EP

7、R论证[1]。据此，爱因斯坦设计了一个理想试验：考虑一个由两个粒子A和B（称为EPR对）组成的复合系统，初始时它们的总自旋为零。各自的自旋为，随后两个粒子沿相反方向传输，在空间上分开。若单独测量A（或B）的自旋，则自旋向上（或向下）的可能概率为14。但若已经测得粒子A自旋向上（或向下），那么粒子B不管测量与否，必然会处在自旋向下（或向上）的本征态上。爱因斯坦等认为，如果两个粒子分开足够远，对第一个粒子的测量不会影响第二个粒子。EPR佯谬正是基于这种定域论的观点提出的。爱因斯坦等人对量子测量中的定域性问题作了进一步分析后明确指出：或者量子力学不满足“定域性”的原则。

8、它们是倾向