高維量子糾纏態作為量子信道的熱點分析

居 婧， 王先明

（新疆師范大學物理與電子工程學院，新疆烏魯木齊830054）

高維量子糾纏態作為量子信道的熱點分析

居 婧， 王先明?

（新疆師范大學物理與電子工程學院，新疆烏魯木齊830054）

文章分析了量子隱形傳態當前的熱點內容，并以四維糾纏態作為量子信道傳送未知粒子提出兩種方案，在分析兩種方案中可以看出如果Alice測量結果和Bob的幺正操作是合適的，未知粒子態就會以最大概率傳送。

量子通信；量子隱形傳態；高維糾纏態

量子信息學作為一門交叉科學，在物理、通信、軍事、國防和計算機計算中都有廣泛的研究與應用，涉及領域廣泛，而它的主要的研究內容是量子計算和量子通信。而量子隱形傳態研究又是量子通信中的重要熱點之一，同時也是量子信息學的基礎研究［1-2］。

自Bennett等人首次提出量子隱形傳態方案以來，量子隱形傳態在理論上得到迅速發展，不止如此，量子隱形傳態在實驗上也早已應用。在理論上，1994年Vaidmand Ld等人提出連續變量的量子隱形傳態方案，1997年鄭仕標、郭光燦等人提出QED的量子隱形傳態方案，1998年Braunstein等人提出通過用雙模壓縮的真空場進行了連續的相干光場的隱形傳態，2003年Roa L等人提出D維量子系統的量子隱形傳態方案［4-14］。

從實驗上來看，1997年由奧地利的科學家首次驗證了在室內的量子隱形傳輸，隨后在2004年，實現了600米的量子隱形傳輸，到2012年，中國和奧地利的科學家都完成了百公里的量子隱形傳輸［15］。

隨著量子隱形傳態理論和實驗的發展，時代賦予了量子隱形傳態更加重要的使命，使得其在今日依舊是一個熱點，文章則是以四維糾纏態作為量子信道傳送未知粒子提出兩種方案，在方案中使用了對稱測量、非對稱測量和適當的局域幺正變化操作。

1 兩種方案

假設Alice和Bob分享的四維糾纏信道為

如果Alice想要傳送一個未知粒子

那么可以把整個系統寫成

為了實現未知粒子的傳輸，Alice對粒子A和a進行測量。

方案一：

如果Alice的測量基是

不失一般性，如果Alice的測量基是｜φ11〉aA，那么B粒子將會坍塌成

因此Bob不需要做任何的操作就可以得到未知粒子，成功的實現粒子的傳輸。

此時，Bob則需要根據Alice公布出來的測量結果對（6）式執行幺正操作

這樣就可以得到未知態，實現量子態的重現。

相似地，Bob將會執行以下幺正操作，實現未知粒子的傳輸：

方案二：

如果Alice的測量基是

每個測量基都會導致粒子B的坍塌，而每個測量基對應的B粒子的坍塌態如下：

隨后Bob將會根據以上結果，做對應的幺正操作，如下：

這樣就會成功實現未知粒子的傳輸。

2 結果與討論

文章分析了量子隱形傳態當前的熱點內容，并以四維糾纏態作為量子信道傳送未知粒子提出兩種方案，在分析根據以上兩種方案中，看出如果Alice測量結果和Bob的幺正操作是合適的，未知粒子狀態就會以最大概率傳送。

參考文獻：

［1］張婷.三粒子任意態的量子隱形傳態的理論研究［D］.新疆：新疆師范大學，2013.

［2］李剛.量子隱形傳態與量子信道［D］.福建：福建師范大學，2012.

［3］趙文卓.量子通信—量子信息時代到來的前奏［J］.物理前沿，2014，26（7）：46-50.

［4］葉欣露.高維量子糾纏態的制備及其在量子通信中的應用［D］.廈門：華僑大學，2013.

［5］C H Bennett，G Brassard，C Crepeau，et al.Teleportation an unkown quantum state via dual classical and EPR channel［J］.Phy Rev Lett，1993，70（13）：1895-1899.

［6］李翠翠.基于六粒子態的量子隱形傳態與量子密集編碼［D］.江西：江西師范大學，2013.

［7］張伶伶.基于多維多粒子量子信道的量子安全直接通信［D］.蘇州：蘇州大學，2009.

［8］S L Braunstein，H J Kimble.Teleportation of contonuous quantum variable［J］.Phys.Rev.Lett，1998，80（4）：869-872.

［9］L.Vaidman，teleportation of quantum states［J］.Phys.Rev.A，1994，49：4394.

［10］S.B.Zheng，G C Guo，Teleportation of an unknown atomic state throug the Raman atom-cavity-field interaction［J］.Phys.Lett.A，1997，232（3-4）：171-174.

［11］S.B.Zheng，G C GUO，Teleportation of acroscopic states of a cavity field［J］.Phys.Lett.A，1997，236（3）：180-182.

［12］L.Roa，A.Delgado，I.Fuentes-Guridi，Optimal conclusive teleportation of quantum states［J］.Phys.Rev.A，2003，68：022310.

［13］詹孝貴.高維Hilbert空間中量子隱形傳態的研究［D］.山東：山東師范大學，2007.

［14］徐兵杰，劉文林，等.量子通信技術發展現狀及面臨的問題研究［J］.通信技術，2014，5（47）：463-468.

［15］張樹懷.量子通信技術的發展趨勢［J］.科學向導，2015，2：191.

Analysis of Hot Sports on High Dimensional Quantum Entangled States as Quantum Channel

JU Jing， WANG Xian-ming?
（College of Physics and Electronic Engineering，Xinjiang Normal University，Urumqi，Xinjiang，830054，China）

The hot content of quantum teleportation is analyzed，and two schemes are proposed to transmit an unknown single-qubit state by using 4-dimensional entangled state as the quantum channel.In the analysis，the two schemes can be seen if the Alice’s measurement and the unitary operation of Bob are appropriate，the teleportation can be successfully realized with the maximal probability.

Uantum communication；Quantum teleportation；High-dimensional entangled state

0431

A

1008?9659（2015）03?048?04

2015-08-29

居 婧（1990-），女，新疆哈密人，碩士研究生，主要從事量子通信的研究。

?［通訊作者］王先明（1958-），男，湖南衡山人，教授，碩士生導師，主要從事量子通信的研究。