通道的麻烦，使得我们的方案更简化易于在实验上实现。第五章小结量子隐形传态是量子信息中人们关注的热门课题之,它是量子信息理论的重要组成部分,也是量子计算的基础。在本论文中，我们主要讨论了纠缠态的制备和量子态的隐形传送两个问题。利用马赫泽德干涉仪，我们提出了无需态测量的纠缠通道制备和无需事先分配量子通道的量子隐形传态线性光学方案。方案中，我们通过采用马赫泽德干涉仪，把联合态测量转化为分离的单比特测量，并在步中实现了量子通道制备和隐形传态的全过程，大大简化了实验上操作的难度。个完整的量子隐形传态实验要实现，必须满足的条件有输入的未知量子态是任意的具有良好的源，这是量子隐形传态的最基本最重要的物理基础能够识别所有的基，以保证探测不是概率性的能完成幺正变换操作，使粒子完全处于粒子的量子态。量子隐形传态的提出深刻启迪人们量子力学的奇妙特性还有待于我们进步认识和揭示。量子隐形传态的实现将会极大地推动量子通信的进程和速度，寻求更合理和更完备的量子隐形传态方案将会对量子信息的处理量子计算机量子密码通信以及量子信息控制等起到极大的推动作用。我们相信，不久的将来，作为量子通信最简单的种手段量子隐形传态理论的发展和应用，会有更加辉煌的前景,量子信息科学的明天将会更加灿烂辉煌,主要参考文献,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,子而迅速衰减到基态。这个过程可以表示为假设拥有的两个离子和的态分别为这里,是归化系数，满足和。离子分别放在干涉仪的左右两个光臂上，装置如图所示。图偏振光子入射到分束器上个的偏振光子入射到第个分束器上，分出的两个可能光路将与离子发生相互作用，被平面镜分别反射后在处汇合并分别进入两个探测器和。个的偏振光子从马赫泽德干涉仪的右下方入射，第个分束器对入射光子的作用可表示为,,这里表示左右光路,表示入射的光子而表示偏振的方向。我们可以看到入射的光波方程被分成了两部分，接着它们分别和放在干涉仪两个臂上的两个离子相互作用，再经过两个平面镜的反射后在处汇合。整个系统在光子入射前总的态方程可表示为为了分析整个系统的演化，我们考虑如下离子的四个乘积态的演化,,,,所以，经过马赫泽德干涉仪的作用以后，我们可以得到系统总的态如下,如果在输出端的探测器响了，整个系统的态将塌缩为如果在输出端的探测器响了，整个系统的态将塌缩为我们很容易看出，经过上面的过程两个相距遥远的离子相互纠缠了，也就是说，通过利用马赫泽德干涉仪，我们实现了两粒子纠缠态的制备，当然此方案也可推广到多离子纠缠态的情况如离子态的制备，，所以在我们将要介绍的隐形传态方案中不需要事先在发送者和接受者之间分配量子通道。当,时，其中得到的就是个两粒子最大纠缠态。也就是说我们利用线性光学方法实现了纠缠态的制备，为后面的量子隐形传态方案制备了必需的量子通道。第四章量子隐形传态的线性光学方案等人提出的方案采用最大纠缠态作为量子通道，隐形传态将以的概率成功。在他们的方案中，方的态测量是至关重要的操作，而则根据的测量结果通过适当的局域幺正变换就可以重建原来的未知态。最近有人提出多粒子特别是两粒子任意态的量子隐形传态方案，该方案以四粒子纠缠态作通道并且采用了态测量。然而，针对原子离子态的联合测量在实验上是很难实现的。紧接着，把联合测量转化为分离的原子光子直积态测量的隐形传态方案相继被提出。般地，对于个理想的量子隐形传态方案，最基本的任务是去寻找量子通道并给出实际的物理测量方法来区分波函数塌缩的结果。在般原子纠缠态的制备和隐形传送方案中，在经过态分析仪或偏振分束器后对两个光子的探测，就使得两个分离的原子相互纠缠起来。这些方案虽然可以使得空间上分离的原子纠缠起来，但在实验上仍然有相当大的困难，如两个光子必须同时到达态分析仪或偏振分束器上而在文献中提出的用光子作为媒介使得两个分离的离子纠缠的方案如果在输出端的探测器响了，整个系统的态将塌缩为接着，用如下的基测量离子和,根据的测量结果，离子将会处于相应的态上，经过相应的酉变换就会得到我们要传送的原态，如表所示表的测量，离子所处的态和相应的酉变换的测量结果离子的塌缩态相应的幺正变换,,,,此方案成功的总概率为。虽然远小于，但我们在当前的方案中不需要态测量，通过线性光学器件，我们仅需要单比特测量即可实现两离子未知纠缠态的概率隐形传送。总的来说，我们提出了个实现两离子未知纠缠态的概率隐形传送线性光学方案，降低了实验实现的难度。另外，通过马赫泽德干涉仪的应用，我们把态测量转化为单比特的分离测量。无需事先分配量子通道的未知离子态的隐形传送线性光学方案现在我们将详细讨论无需事先分配量子通道的单比特未知离子态的隐形传态过程，离子的能级结构如图所示。这里和是用来储存量子信息的两个亚稳态，和分别是离子的激发态和基态，处在亚稳态的离子通过吸收个或偏振光子可以跃迁到不稳定的激发态，接着散射个光子而迅速衰减到基态，这个过程如公式所示。假设拥有要传送的未知离子的态为，这里,是归化系数，满足。，拥有的离子态为为了完成未知离子的隐形传送，我们在双方引入个马赫泽德干涉仪，应用囚禁技术把离子分别放在干涉仪的左下臂和右下臂光路上，装置如图所示。图隐形传态方案装置图拥有离子并把它放在干涉仪的左下光臂上，拥有离子并把它放在干涉仪的右下光臂上。个的偏振光子入射到第个分束器上，经过后光子将有两个可能的路线表示左光路，表示右光路，被两个平面镜反射后两个可能的光路将在第二个分束器上相遇，在后两个单光子探测器被放置马赫泽德干涉仪的两个输出端，如果右面的输出端的探测器响了则隐形传态成功。个的偏振光子从马赫泽德干涉仪的右下方入射，第个分束器对入射光子的作用可表示为,,这里表示左右光路,表示入射的光子，而表示偏振的方向。我们可以看到入射的光波被分成了两部分，接着它们分别和放在干涉仪两个臂上的两个离子相互作用，再经过两个平面镜的反射后在处汇合。系统在隐形传态之前总的态方程可表示为,经过，入射光子分别和离子相互作用再被合并后整个系统的态演化为,如果光子探测器响了，整个系统的态将塌缩为我们很容易看出，这就是我们在前面介绍的纠缠通道的制备过程，所以在我们的隐形传态方案中不需要事先在发送者和接受者之间分配量子通道。接下来用下面的基来对离子进行测量根据不同的测量结果或，离子将分别处于离子是用个高品质的光学腔包围着的，这样的强耦合条件在实验上是很难实现的，而且光子的泄漏也将影响制备纠缠态的概率和保真度。为了克服这些困难，我们在方案中采用了马赫泽德干涉仪，它是由两个相同的普通非偏振分束器和两个全反射镜组成。该装置可以消除在前面方案中提到的位相相干问题，也就是说，当入射的圆偏振光波被马赫泽德干涉仪分开为两个部分，其相干条件是自然满足的，在我们方案中需要探测的是入射的圆偏振光，这比以前方案中探测散射衰减光容易的多，另外，通过应用事先调节好的马赫泽德干涉仪，我们成功避免了在前面方案中提到的位相相干问题和必须满足的同步性问题。在本节中我们在上述量子通道制备方案的基础上，先介绍个利用已知态作通道实现两粒子隐形传态的线性光学方案接着介绍无需事先分配量子通道的未知离子态的隐形传送方案。通过应用马赫泽德干涉仪，我们实现了将态测量转化为分离的单比特测量，简化了在实验上操作的难度。无需联合测量的两离子隐形传态方案现在我们仍考虑如图所示的三能级离子，我们需要的量子信息存储在两个亚稳态和上，和分别是离子的激发态和基态。处在亚稳态或上的离子吸收个或的圆偏振光子将会跃迁到激发态，紧接着释放个光子而迅速衰减到基态。整个过程可表示为假设我们想要传送的未知两粒子离子纠缠态为这里，系数,是归化因子，满足。在隐形传送未知离子态之前，和分享的态离子和如下式所示拥有离子和而离子和在处，其中离子可利用囚