量子非定域性和量子通信若干问题研究

摘要

本文重点研究了无不等式Bell定理和远程态制备中的若干问题。我们的基本物理出发点是能否将量子力学的非经典特性在更一般的情况下表现出来，以及在不使用纠缠通道的条件下完成某些量子通信任务，并得到了一些物理上有意义的结果：证明了从两个相互分离的独立源发射的双光子系统也具有Greenberger-Horne-Zeilinger型非定域性质。在我们的论证中每个光子和自己伴随的真空态相互纠缠形成Bell态，但是在整个理论安排中两个光子自始至终没有纠缠在一起。论证中使用了局部粒子数作为可观测量并且只使用了光子的一个自由度。这里从物理上发展了Cabello版本Bell定理的论证。把连续变量体系的Greenberger-Horne-Zeilinger定理的论证推广到只需要两个观测者的情况。论证了一种无Bell基测量的任意量子比特混态的隐形传送协议。　　 利用可分混态通道和经典通讯实现了某一类量子比特混态的远程制备。这个远程态制备协议不需要在观测者之间事先建立纠缠态通道，它利用了可分混态所具有的经典完全关联特性。这个协议只需要在观测者之间传送一个经典比特，而且它的一个不寻常的特性在于其保真度是100﹪，尽管使用的是有噪声的非纠缠态通道。因此可分混态在这个协议中已经是作为基本的物理资源而不再是辅助性的工具。这个方案为实现某些量子通信提供了一个新的选择。

目录

文摘

英文文摘

第一章Bell不等式

1.1纠缠纯态

1.2 Einstein-Podolsky-Rosen佯谬

1.3 Bell不等式

1.4推广的Bell不等式

1.5 Bell不等式的实验检验

1.6小结

本章参考文献

第二章无不等式Bell定理

2.1 Greenberger-Horne-Zeilinger定理

2.2 Hardy定理

2.3两个独立源发射光子的GHZ型非定域性

2.4两个观测者连续变量体系的GHZ型定理

2.5小结

本章参考文献

第三章纠缠态的性质

3.1纠缠混态

3.2可分判据

3.3纠缠蒸馏和束缚纠缠

3.4纠缠度量

3.5小结

本章参考文献

第四章无纠缠态通道的远程态制备

4.1隐形传态

4.2无Bell基测量的任意量子位隐形传态

4.3远程态制备

4.4基于可分混态通道的远程态制备

4.5小结

本章参考文献

攻读博士学位期间发表文章

致谢