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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

一,量子通信中量子力学基础
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:
q θ( x ,y)≠θ(x)θ(y)
常见的纠缠态有:两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。
爱因斯坦、波多尔斯基和罗森(Einstein,Podolsky and Rosen)以及薛定谔在1935年以其深刻的洞察力分别提出了著名的EPR佯谬[1]和schrobdinger猫佯谬[2],预示了量子力学基本问题未来的发展方向,、最不可思议的现象,难以经典解释,曾困惑过几代人,即对一个子系统的测量
,近些年来,随着量子信息这一新兴领域的蓬勃发展,量子纠缠逐渐成为人们的热门话题,但它并不是什么新生事物,“纠缠”这一名词的出现可以追溯到量子力学诞生之初从量子力学诞生之日起,,争论的核心实质上是涉及“纠缠态”,这些争论已不再停留在思辩性阶段,而是可以依靠实验来验证,,怎样的量子态才算是纠缠态呢?为理解方便,考虑由A和B两个子系统组成的二体系统(A和B均为纯态).设A的本征态矢为
ûUA,B的本征态矢为ûUB,若(A+B)这个复合系统的本征态矢ûUAB不能表示成ûUA与ûUB的直积形式时,则称纯态û,另外就是在离子阱中制备出了四粒子纠缠态[6].2004年2月,德国的Bourennane M等人又报道了偏振光子三个和四个量子比特纠缠态之间的真正的多方纠缠实验.
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)