通过EPR通道传输二进制信息的量子通信方案

分类号编号

烟台大学

毕业论文（设计）

通过EPＲ通道传输二进制信息的量子通信方

案

Ｂｉｎaｒy Infoｒmａtiｏn Transfer vｉa the Einsｔeｉn－Poｄo

ｌsky—RoseｎChaｎnｅl

申请学位：学士

院系：光电信息科学技术学院

专业:应用物理

姓名：刘峰

学号：2

指导老师:曹德忠(讲师）

2０08年5月24日

烟台大学

通过EPR通道传输二进制信息的量子通信方

案

姓名：刘峰

导师：曹德忠(讲师）

2008年5月24日

完成地点:烟台大学

烟台大学毕业论文(设计）任务书院（系）:

[摘要］:本文简单的介绍了纠缠态的定义。回顾了量子通信方案、量子克隆方面的文献。在以前量子通信方案的基础上，本文作者提出了一个新的只利用EＰR通道传输二进制信息的量子通信方案，并对此方案进行了评价。

[关键词]：纠缠态; 非精确克隆；EPR通道；量子通信

ﻬ

[Aｂsｔrａct］： Tｈis disserｔatｉｏn iｎtｒoduceｓ the deｆｉｎition ｏｆ entａnｇｌed sｔate and reviｅws the liteｒatｕｒｅ about quant ｕm coｍmｕｎicatiｏn sｃheme and qｕantum cｌoｎiｎｇ．Ｂaｓed on the previｏuｓ quａntum ｃommunｉｃatｉｏn ｓchemes，ｔhe autｈｏr designs a new scｈｅme only ｕsｉng EＰR ｃhａｎnｅｌ to trａnspｏｒt ｂｉnary i ｎｆormａtｉoｎ。Ａdｄiｔionally，ｔhe autｈor makes an eｖａｌuaｔion ｏf tｈis ｓchｅme。

[Key worｄｓ］Ｅntaｎgled ｓtate，Inacｃｕrate Cloniｎｇ, EPR Cｈannel， Qｕａntum Cｏmmuｎication

目录

1ﻩ引言................................................ 错误!未定义书签。

1.1 研究背景.................................... 错误!未定义书签。

1.2 纠缠态ﻩ错误!未定义书签。

1．3 几种量子通信方案.............................. 错误!未定义书签。

1。4ﻩ量子克隆..................................... 错误!未定义书签。

2 通过EＰR通道传输二进制信息的量子通信方案.......... 错误!未定义书签。

2。１方案简述...................................... 错误!未定义书签。

2.2方案描述ﻩ错误!未定义书签。

2.2.１ﻩ达成通信协议ﻩ错误!未定义书签。

2．2。2 EＰR通道传输ﻩ错误!未定义书签。

2.3 方案扩展...................................... 错误!未定义书签。

2．4 应用ﻩ错误!未定义书签。

２.4.1 通信协议................................. 错误!未定义书签。

2.4.2 方案应用................................. 错误!未定义书签。

2.５缺陷........................................... 错误!未定义书签。

3 结论............................................... 错误!未定义书签。致谢................................................... 错误!未定义书签。参考文献............................................... 错误!未定义书签。

1 引言

１.1 ﻩ研究背景

自量子力学建立以来,这一理论就不断改变着人们对世界的认识。由于量子力学中的“不确定性”以及“纠缠”等独特的性质和现象，利用量子力学设计新的通信方式逐渐引起人们的关注。随着近年来实验条件的进步，一系列量子通信领域的理论结果得以验证,量子通信引起了物理界的极大兴趣和重视。

量子通信方案可以分为两类，一类是包含E ＰR ［1］通道和经典通道的量子通信方案,一类是只包含ＥPR 通道的量子通信方案。然而，很多通信方案都遭到了不同程度的质疑。其中,争议最多的就是只包含E ＰR 通道的量子通信方案。这是因为包含ＥPR 通道的量子通信方案与超光速通信紧密的联系在一起。H ｅｒｂert [２]于1982年提出了一种只通过E ＰR 通道进行通信的方案.由于这一方案仅利用了EPR 通道，因此信息的能够以超越光速传递。这一方案立刻遭到了Wo ｏｔe ｒs 、Z ｕrek ［3]以及Ｇｌau ｂｅr [4］等人的反对.Ｗｏｏters 和Z ｕrek 证明基于量子力学的态叠加原理,不存在能够精确复制任意量子态的物理过程。这一结果称为“量子不可克隆定理".由于H ｅrbert 的方案中涉及到了量子态的精确克隆,所以这一方案被否定了。量子不可克隆定理在一段时间内限制了对量子克隆的讨论.然而，随着概率克隆和非精确克隆等量子克隆方式的出现，利用量子克隆实现只包含EP Ｒ通道的量子通信方案的可能性再度引起了广泛的讨论。尽管Brus ｓ［5］等人从理论上讨论了利用纠缠作用进行超光速通信的可能性，并证明了在当前的量子力学理论框架下不允许此类通信方案的存在。但新的只利用了EPR 通道的量子通信方案仍被设计出来,并等待实验的验证。

1。2ﻩ纠缠态

纠缠是量子力学中奇妙的特性之一。在处于纠缠态的系统中，各子系统并不是独立存在而是与其它子系统之间存在着一种相互作用。这种相互作用是瞬时的并且可以作用在任意远的距离上。也就是说，这种相互作用是不受时间和空间的限制的。考虑１、２两个系统.设1|ϕ>与2|ϕ>是1、2两系统的本征态。如果1、２两系统的本征态12|ϕ>不能写成它们各自本征态的直积形式,即：