量子网络实现最优1→3相位协变量子克隆.pdfVIP

2016年第 3期 淮南师范学院学报 No．3，2016 第 18卷 (总第 97期 ) JOURNALOFHUAINANNORMALUNIVERSITY GeneralNo．97，Vo1．18 量子网络实现最优 1 3相位协变量子克隆 张文海 ，张月 (淮南师范学院 电子工程学院，安徽 淮南 232038) [摘 要]利用最简单的两种量子逻辑门，即：量子旋转门和量子控制非门构成的量子网络实验量子 克隆。选择不同的参数，量子网络可以实现最优 1—3相位协变量子克隆。由于所采用的是普适的单比特 逻辑 门，这为不同的物理系统实现相位协变量子克隆提供 了通用的方法。 关【键词】量子网络；量子旋转门；量子控制非门；相位协变量子克隆 [中图分类号】0413 [文献标识码】A 文【章编号]1009—9530(2016)03—0100—04 1引言 由基本量子逻辑门组成的量子网络来完成，因而， 量子信息科学是量子力学和信息科学的结合，对量子网络的研究是量子信息中的一个基本研究 量子信息学的研究是利用量子力学基本原理，发挥 方向。 量子相关特性的作用，用一种新的方式进行计算， 众所周知，经典信息可以被精确的复制。而量 编码和信息传输。目前，无论在理论上还是在实验 子信息学中有一个基本定理 ，即：量子不可克隆定 上，量子信息的研究都在取得新的进展 ，已经发展 理③，它指出：未知量子态不能被精确的复制。这使 成为内容十分丰富的新学科①。它包括量子计算，得量子信息学完全迥异于经典信息学。但是，对未 量子信息，量子通信和量子博弈等。在量子信息中，知量子态可以以一定的相似度复制。或者说，复制 利用量子力学基本原理构建的量子算法已经显示 未知量子态的相似度的最大上限有多大，这就是量 出经典算法上无法比拟的优越陛。而且，也使得在 子信息学中的量子克隆理论④中的一个基本研究 量子力学中出现许多新颖的问题和有趣的应用。在 方向。最早提出由一个未知量子态复制成两个量子 经典信息科学中，最基本的单元是逻辑门，有一位 态的量子克隆机⑤，被称为最优 1_+2普适量子克 逻辑门和二位逻辑门。同样，量子信息学中，最基本 隆机。而后，量子克隆理论得到了深入的研究@。 的单元是量子逻辑门。经典和量子逻辑门的本质区 本文根据以往的文献⑦设计的量子网络，实现 别是，量子逻辑门是可逆的，这就解决了经典计算 最优非对称 1 3相位协变量子克隆。量子网络是 机的能耗问题⑦。对于量子信息的操作 ，可以利用 由最简单的量子旋转门和控制非门构成，通过求解 收【稿 日期】2016—01—22 基【金项 目】淮南师范学院2015年 “支持百名优秀学生课外科技实践创新活动基金”(2015XS159) f作者简介】张文海(1968一)，男，淮南师范学院电子工程学院副教授，博士，研究方向：量子信息。 ①郭光灿：《量子信息科学在 中国科 学技术大学的兴起和发展 》，《物~2008年第 2期 ，第 556—561页。 ②李艳玲 ：《量子 态克隆、翻转及隐形传送的理论研 究》，聊城大学硕士学位论文，2007年。 (~)WoottersWK，ZurekW H，”Asinglequantumcannotbecloned”，Nature (London)，1982，299，pp．802— 803． (~)ScaraniV，IblisdirS，GisinN，AcfnA，”Quantumcloning”，Rev．Mod．Phys．2005，77，pp．1225—1256． ( BuzekV，HilleryM，”Quantum copying：Beyondtheno-cloningtheorem”，Phys．Rev．A 1996，54，pp． 1844—1852． ⑥ 同④ 。 ( DaiJie-LinandZhangwen-Hai，”A quantum network forimplementationoftheoptimalquantum cloning”，Chin．Phys．B ，vo1．18，No．2，2009，PP．426-429．W en—HaiZhang ，Liu Ye”，Optimalasymmetric