量子糾纏及其在量子通信中的應用

摘 要:給出了量子糾纏態(tài)的概念，分析了量子隱形傳態(tài)的原理，給出了粒子隱形傳態(tài)的試驗方案。

關鍵詞:量子糾纏量子通信量子隱形傳態(tài)

中圖分類號:TN91文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0105-01

早在1935年Einstein、Podolsky、Rosen共同發(fā)表的EPR佯謬論文中涉及到了糾纏態(tài)[1]。20世紀90年代，基于量子糾纏理論的量子信息科學悄然興起，近十年來，量子通信領域的研究取得了一些列重要成果，通信科學正在從經(jīng)典通信向量子通信進行跨越。不同于經(jīng)典通信，量子通信是以量子糾纏態(tài)作為載體進行信息的傳遞。經(jīng)典信息可以自由復制，只能沿發(fā)送者至接收者在時間上前向傳輸，糾纏態(tài)不能被復制，卻能連接時空中的任意兩點。利用量子糾纏特性，Bennet[2]等人提出了量子隱形傳態(tài)的方案。本文在量子糾纏的基礎上對量子隱形傳態(tài)進行了詳細的探討。

1 量子糾纏態(tài)的基本知識

量子糾纏是多子系統(tǒng)量子系綜中的一種奇妙現(xiàn)象，即任意子系統(tǒng)的測量值無法獨立于其他子系統(tǒng)。對于由A和B兩個子系統(tǒng)構成的復合系統(tǒng)為例，若其量子態(tài)不能表示為子系統(tǒng)態(tài)的直積形式，即，則稱為糾纏態(tài)。

1951年Bohm[3]提出了一個簡化的EPR佯謬版本，考慮總自旋為0的兩個自旋為1/2的粒子，這對粒子即為EPR對，并且這兩個粒子反方向自由飛行足夠長時間后即飛行距離足夠大，它們的空間波包肯定不再交疊，并且對它們獨立測量的時間足夠接近，則對這兩個粒子的測量事件構成了類空間隔，根據(jù)定域因果律，對A的測量將不會對B的測量產(chǎn)生任何影響。……