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利用热平衡态超导电荷量子比特实现量子隐形传态.pdf
物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 61, No. 24 (2012) 240303
利用热平衡态超导电荷量子比特实现量子隐形传态*
乔盼盼 艾合买提· 阿不力孜 蔡江涛 路俊哲
麦麦提依明· 吐孙 日比古· 买买提明
1) ( 新疆师范大学物理与电子工程学院, 乌鲁木齐 830054 )
2) ( 中国科学院半导体研究所, 半导体超晶格国家重点实验室, 北京 100083 )
( 2012 年6 月8 日收到; 2012 年7 月16 日收到修改稿)
本文利用处于热平衡态的两个相同超导电荷量子比特纠缠态作为量子隐形传态的信道, 给出标准量子隐形传
态协议下传递单量子比特态和两量子比特态的纠缠以及非标准协议下传递单量子比特态时平均保真度的解析表达
式, 研究其随温度、约瑟夫森能等系统参数的变化情况. 计算结果表明, 在标准量子隐形传态协议下传递两量子比
特之间的纠缠以及非标准量子隐形传态协议下传递单量子比特态时可以实现接近理想的量子隐形传态.
关键词: 超导电荷量子比特, 量子隐形传态, 平均保真度
PACS: 03.65Ud, 03.67.−a, 74.50.+r
演化; 文献 [15] 研究了两个超导电荷量子比特与
1 引言 固定电容器耦合系统的量子纠缠特性, 结果显示,
在20 mK 的低温情况时两个完全相同的电荷量子
作为量子纠缠特性的典型应用, 量子隐形传态 比特纠缠度的最大值可以达到0.9, 而两个不同的
理论方案自 1993 年由Bennett 等 提出以后, 就 电荷量子比特纠缠度只能达到0.1, 这说明相同的
引起了广大理论物理学家和实验物理学家的兴趣. 两个电荷量子比特具有更加丰富的纠缠资源. 还有
量子隐形传态可以利用两个分隔两地的纠缠粒子 文献[16,17] 研究了超导电荷量子比特与耗散腔耦
和局域操作将未知量子态以优于任何经典协议的 合时纠缠的演化. 同时利用超导电路实现信息的传
保真度传送给接收者, 此方案先后在光子比特− 输和量子隐形传态的方案也相继被提出− . 例
和原子比特, 中实现. 如文献[18] 研究了利用相位量子比特实现量子态
超导电荷量子比特是利用超导约瑟夫森结系 传输的方案; 文献[20] 报道了利用超导电路实现标
统的量子特性制成的人造量子体系, 其最大的优点 准量子隐形传态的方案.
是具有良好的可集成性和广泛的可设计性 . 近 本文利用具有丰富纠缠资源的两个相同超导
年来, 超导量子电路在量子信息科学中应用的报道 电荷量子比特纠缠态作为量子隐形传态信道, 研究
有很多 −. 对各种超导电荷量子比特系统纠缠 标准和非标准量子隐形传态协议下, 平均保真度的
特性的研究更是不胜枚举−. 比如文献[12] 研 解析表达式及其受温度和约瑟夫森能等系统参数
究了一个约瑟夫森结耦合两个超导电荷量子比特 的影响. 计算结果表明, 适当调整温度等系统参数,
系统的纠缠特性; 文献[14] 研究了两个电荷量子比
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