全的直接通讯。量子纠缠现象是粒子间长程相关现象,具有许多奇异特性,是种全新的物理资源,在量子通讯量子并行计算等方面有着广泛的应用前景。本文利用量子纠缠具有纠缠转移和非局域性的特点,提出种量子安全直接通讯方案,信息传递过程中不伴随着粒子的传输,只借助于经典信道及纠缠的转移进行信息传送,比�模型更安全。下面利用纠缠转移并借助于经典信道,将经典信息∀由传给。需要个量子通道,设它们分别是处于最大纠缠态�和�上的粒子及粒子,这个粒子构成的系统量子态为将式用粒子及粒子的态展开,得从式可以看出,粒子间纠缠已转移到之间及粒子之间纠缠。根据式的编码原则,通过对粒子实施局域操作,将欲发送的信息编码在粒子中,量子直接通讯过程的研究由式所表示的粒子系统的状态是可分辨的。要发送编码为∀信息给,据式的编码原则,她只要对粒子实施�操作,总系统的状态将由式变为式。然后,对粒子实施联合的基测量。系统将产生退相干现象,如果的测量结果为,由于存在量子退相干现象,由式可知,系统量子状态将以的概率坍缩到态上。将她的测量结果由经典通道告诉。得到的测量结果后,再对实施联合的基测量。由式可知,所得结果必然是�。于是,可以推定,经�对粒子测量后,系统的状态已变为��。据式,只有式中含有这项,于是,断定对粒子实施的操作是�,发送给他的信息是编码为∀的比特经典息。利用纠缠转移实现量子直接通讯,在信息传送过程中,不需传输粒子,保密性强,可以通过增加彼此纠缠的对来提高信道容量,从而提高通信效率。但该通讯模型不足之处是需要较多的物理资源即对。量子密集编码量子直接通讯过程的研究量子信息学已经发展成了内容丰富的学科,量子纠缠在量子信息学中起着至关重要作用,已经被广泛地应用到量子密钥分配量子密集编码量子隐形传态等领域等提出了利用对实现的量子密集编码方案,通过发送个量子位利用纠缠提供的信道,实现了传送个比特的经典信息自此以后,量子密集编在理论和实验上都取得了很大进展本文中,笔者提出利用三粒子非最大纠缠态作为量子信道,在第方控制下,通过引入辅助粒子和做适当的幺正变换就能以定概率实现的可控量子密集编码方案当量子信道为三粒子非最大纠缠态时,信息发送方,接收方,控制方在空间上是分离的他们拥有三粒子非最大纠缠态对辅助粒子进行测量,如果测量结果是,再对粒子,进行基测量,根据测量结果确认所做的幺正变换,获得了发送的个比特经典信息,密集编码成功,成功概率为如果测量结果是,则粒子和处于直积态,密集编码失败不能确认实行的幺正变换,但是可以判断出进行的幺正操作是属于,还是属于,从而,可以获得个比特的经典信息,概率为通过以上种方法可以看到,密集编码成功的概率都是,得到了个比特经典信息失败的概率都是,获得个比特的经典信息,因此,可以获得的平均信息量为显然由此可见,在进行局域测量的基础上可以以定的概率实现量子密集编码,这种方法也可以推广到个非最大纠缠态作为量子通道的可控密集编码量子隐形传态量子信息学是由量子力学和信息科学形成的交叉学科。近年来,人们对量子信息学这跨学科的综合性领域的理论和实验的研究取得了长足的进展。从年量子图灵机模型的提出,年算法的提出,年算法的提出到它的核磁共振的实验演示从年基于两种共轭基的四态方案即量子加密协议的提出,到它的实验的实现从年量子隐形传态方案的提出,到年首次实验的实现,即可见斑。而其中量子隐形传态是目前量子信息中最引人注目的课题之,它是量子信息理论的重要组成部分,也是量子计算的基础。早期提出的隐形传态,即远距隐形传物,就是利用种超自然的力量或现代科学技术手段,以最快捷的方式将个物体从发送者所在处传送到空间远距离的接收者另处。人们早就梦想能实现这种远距传物,在不少的科幻影片中都出现过这样的场景个神秘人物在处突然消失掉,而后却在远处莫名其妙地显现出来。在经典物理中,这看起来似乎可行,因为我们传送个物体就是传送组成它的全部经典物理特征,只要能提取原物的所有信息,并以不超越光速极限的速度将它们传至遥远的接收地点,用于重新组装该物体,即用获得辅助的经典信息交流。无论窃听者是否监听量子信道，他都得不到秘密信息，即他得到的只是个随机的结果，不包含任何秘密信息。在秘密信息泄露前，通信双方能够准确判断是否有人监听量子信道。以量子态为信息载体的量子数据必须以块状传输。引自新进展下面主要介绍两个重要的量子安全直接通信方案。协议基于量子力学机制的量子通讯通常都是非决定性的。信息的发出者虽然可以把经典的信息经过编码成为量子比特然后发送给，但是她却不能决定解密后的比特值。尽管这样这种非决定性的通讯方式仍然被用于建立可以包含任意比特的共享密钥，这种密钥可以用在经典通道上传输信息。最近种新的量子通讯也就是量子安全直接通讯被提出来，信息可以在量子通道上传输但是只有在经典信息被接受后才能把信息解密出来。乒乓协议就是种比较典型的量子直接通讯协议。所谓的量子直接通讯就是指在不需要多余信息的传输的情况下，信息的传送过程就是信息的解密过程，也就是它与以往密码术的区别在于它的同时性。乒乓协议不仅可以传输秘钥也可以传送白文，遗憾的是这种通讯方式是渐进安全的。它的基本原理是利用对对的本地幺正操作。当两个光子在自由极化度上最大纠缠时，每个光予都不是极化的。把垂直极化和水平极化分别记作，在两体的希尔伯特空中是最大纠缠态。对个光子的极化进行测量可以得到任意的结果，它们相应的约化密度矩阵可以反映出这个结果来。因此实验在只测量其中个光子时不能完全区分开它们。然而，当是相互正交的，则对两个粒子测量时可以完全的区分这两个光子。换种说法在中对其中个比特信息加密，那么如果可以获得其中个光子其实等于什么信息也没有得到。幺正操作可以翻转尽管所做得是局域操作但得到的效果却是非局域的。即使你能有其中个光子的信息可以进行加密但却不能对它进行解密。这种情形非常适用于量子密码通讯。协议的内容如图量子直接通讯过程的研究假设在通道上，当和运用控制模式传送信息的时候，对向发送的信息不作任何手脚但在信息模式下，要捕捉向发送的信息。她把获得的信息也在基矢口，下进行操作然后再把操作后的信息发给。和根本发现不了她的存在。这样经过破坏后，两个比特已经毫不相干。那么得到的结果是任意的，他得到串毫无意义的比特。量子直接通讯过程的研究很多人针对窃听者的恶意破坏而导致的乒乓协议的无法实现做出相应的工作陋渊，如等提出的不用纠缠态的量子直接通讯还有邓富国同样的也是利用对在量子数据包中传递信息。但是这些量子直接通讯都是单向的，也就是说信息只能从方传给另方却做不到相互的交换信息。基于对单向量子直接通讯的改进，双向或者多向的量子直接通讯的概念被提出来了，在这些双向或者多向的量子直接通讯中各个用户之间可以交换他们的信息。基于纠缠转移的确定性量子通讯方案此方案基于量子密集编码原理，利用量子纠缠转移特性进行确定性量子信息安全传输。在进行信息传输的过程中，系统不需要传递任何粒子。协议的主要思路为起初，和分别与中介享有量子通道，他们之间不享有任何量子信道，和分别能够对自己的粒子进行局域幺正操作，能够进行基测量。此方案中所用的纠缠态为态，在此协议中，两位信息传输者和分别秘密地对他们各自拥有的号粒子进行幺正操作，根据量子密集编码原理，对其进行编码，将秘密信息加载在此操作上。下面举例介绍具体的操作原理拥有粒子和中介拥有和拥有粒子和。纠缠粒子和处于态，与处于态，和分别和态，共四个量子信道，如图所示。对粒子进行局域幺正操作，对粒子进行局域幺正操作。以上两个操作属于秘密操作，除操作本人外，外界无法获得此操作信息。由于纠缠关联性，他们的初始态的变化分别为。分别对他的粒子和进行基测量，假设检测到的结果分别为和态。通过经典信道告诉和他的测量结果。由于量子纠缠转移特性，经过的辅助操作后，和间已经建立量子通道。量子直接通讯过程的研究由于不知道所做的秘密幺正操作情况，只能进行如下的推算通信双方和分别对自己的粒子进行基测量，并通过经典信道将测量结果告诉对方。在这个过程中，能够进行如下计算，推导出的态形式由以上操作过程可知，通信双方分别破译出对方所进行的局域幺正操作。在这个过程中，通信传输的信息块为所对应的编码。对照编码本，和共享的传输信息比特串为。量子直接通讯过程的研究通信过程中，不需要传送任何粒子，窃听者不可能通过拦截粒子再分发的技术窃听到秘密信息，所以此方案具有无条件安全性。通信双方可以反复进行此信息将与被传送客体完全相同的复制品重构出来,就可完成经典客体的隐形传物。但在量子力学中,海森伯不确定关系限制对物体量子体系的所有物理量进行精确测量,因而提取个物体的所有信息是不可能的。同时,量子不可克隆定理也指出了对未知量子态无法精确克隆。因此,隐形传态只不过是种科学幻想而已。年,量子直接通讯过程的研究等四个国家的六位科学家联合在上发表了篇题为由经典和通道传送未知量子态的论文,开创了人们研究量子隐形传态的先河,也因此激发了人们对量子隐形传态的研究兴趣。所谓量子隐形传态,通俗来讲就是将甲地的粒子的未知量子态在乙地的另粒子上还原出来。因量子力学的不确定原理,限制我们将原量子态的所有信息精确地全部提取出来,因此必须将原量子态的所有信息分为经典信息和量子信息两部分,它们分别由经典通道和量子通道送到乙地,根据这些信息,在乙地构造出原量子态的全貌。量子隐形传态基本思想量子隐形传态过程就是允许和之间进行个未知量子态的传送,为了实现这个隐形传态,和之间必须事先共同分享个纠缠的量子通道,即粒子对。其基本思想就是将原物的信息分为经典信息和量子信息,它们分别经由经典信道和量子信道传送给接收者,经典信