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1→M量子克隆机的物理实现

作　者: 陈毓汉
导　师: 朱爱东
学　校: 延边大学
专　业: 理论物理
关键词: 非克隆定理相位协变克隆离子阱海森堡自旋链 DM相互作用
分类号: O413.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 9次
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内容摘要

量子克隆是量子通信安全的重要威胁,然而量子非克隆定理限制了精确克隆任意未知的量子态.对于许多量子信息任务而言,得到原始信息的大部分拷贝就能很好完成该任务.这有利于近似量子克隆的发展.其中在威胁BB84量子密码协议安全方面,相位协变量子克隆有着显著的应用.但在量子克隆发展过程中,量子克隆机的物理实现成为了困扰研究者的重要问题.考虑到这一点,在当前研究的众多物理系统中,选择了具有可扩展性的固态系统去研究1→M的近似量子克隆的有效物理实现方案.本文基于离子间相互作用和含有Dzyaloshinskii-Moriya (DM)相互作用的自旋模型提出1→M的相位协变量子克隆的方案.主要研究内容如下：(1)在离子阱系统中,通过N个离子与振动模发生的非对称相互作用制备W态实现1→M相位协变量子克隆.通过选择激光场的相位,可以获得克隆机的最大保真度.因为在整个演化过程中振动模一直处于真空态,所以在一定程度上本方案对消相干是不敏感的.(2)基于自旋星型网络提出1→M相位协变量子克隆方案.利用含DM相互作用和外部磁场的海森堡XXX自旋模型实现了最优1→M相位协变量子克隆机.通过引进DM相互作用,能够提高最大保真度至最优值.从系统的布居数和保真度的关系来看,DM相互作用改变了量子比特的布居数,从而进一步使保真度达到最优值,这也导致可以实现两种不同的最优克隆变换.由于利用了固态量子比特,所以在一定程度上本方案对环境的影响不敏感和有相对较长的消相干时间.

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-14
第一章引言  14-17
第二章量子克隆  17-26
  2.1 量子非克隆定理  17-18
  2.2 近似量子克隆  18-24
    2.2.1 通用量子克隆  21-22
    2.2.2 相位协变量子克隆  22-23
    2.2.3 实态量子克隆  23-24
  2.3 概率量子克隆  24-26
第三章利用离子阱系统实现1→M相位协变量子克隆  26-31
  3.1 离子阱系统中的相互作用  26-27
  3.2 制备多粒子W态和实现1→M的相位协变量子克隆  27-31
第四章利用自旋网络实现1→M相位协变量子克隆  31-43
  4.1 含DM相互作用的海森堡自旋网络模型  31-33
  4.2 1→M的相位协变量子克隆的实现  33-37
  4.3 DM相互作用提高克隆保真度的物理机制分析  37-43
第五章结论  43-44
参考文献  44-51
致谢  51-53
攻读硕士学位期间发表论文目录  53

1→M量子克隆机的物理实现

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