什么是量子隐形传态(与量子通信有什么关系相关介绍简介)
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量子隐形传态(Quantum teleportation)可以把一个原子或光子的量子态由一个地点传送到另一个地点。具体做法是假设有ABC三个粒子,刚开始的时候AB两个粒子的量子态互相纠缠在一起,其中B粒子远离A粒子向远处运动,然后我们使A粒子和另一个粒子C纠缠在一起,可以证明此时B粒子的量子态携带了C粒子初始时候携带的量子比特的信息,只要我们知道AC纠缠态的类型,我们就可以通过一个幺正变换把C粒子初始时候所处的量子态复制到B粒子上。
这个机制可以用于通讯,由于信息是被B粒子携带的,信息传输的速度受B粒子运动速度的限制,并且这个过程的实现需要借助经典通讯告知AC所处纠缠态的类型才能完成,所以量子隐形传态不能提供超光速通讯。由于B粒子可以直接携带C粒子量子态的信息,量子隐形传态不同于量子加密,可以看做是真正的量子通讯,而量子加密仅仅是提供了加密措施,信息的传输仍然是经典通讯。
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现在来介绍一下数学推导:
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假设有一个量子比特|ψ》,由粒子C携带:
AB粒子处在纠缠态。有4种两两正交的纠缠态,它们构成了描述AB系统量子态的一个基。
假设AB处于类似自旋单态的Ψ-,ABC构成的总态矢量是:
现在对AC做测量,使其坍缩为一个AC的纠缠态。考虑直接乘积表示与纠缠态表示之间的变换:
利用上述变换,ABC构成的总态矢量可表示为:
如果AC处在Ψ-的态,那么B就处于和C在测量前一样的量子态,换句话说由C携带的量子比特就被传送到B,由B粒子带着传向远方。
对AC的测量结果(四个纠缠态之一)通过经典信道被送到远方的B。由于对AC的测量结果有4种,所以通过经典信道传送的就是两个经典比特。B根据它接受到的这个信息,可以通过一个幺正变换得到C初始时候的量子比特。
最简单的情况是AC处在Ψ-,对应的变换是单位变换I,
假设AC处在Φ+,对应的变换是,
假设AC处在Φ-,对应的变换是,
假设AC处在Ψ+,对应的变换是,
以上幺正变换在量子电路中可通过量子门实现。
本文到此结束,希望对大家有所帮助。
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