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自从Raussendorf和Brigel发现簇态提出单向量子计算机模型以来,簇态量子信息研究就吸引了大量科研工作者注意。人们对其展开了广泛而深入的研究,获得了大量激动人心的研究成果,成为当前的研究热点。簇态是一种高度纠缠的多比特量子态,具有独特的纠缠性质和丰富的结构。理论研究表明,对簇态中节点上的粒子进行单比特局域测量,根据测量结果可进行任意单量子比特的量子操作和两量子比特控制非操作,因此可实现任意量子逻辑操作,从而可在此系统上进行任意的量子信息处理。
本文主要研究量子信息领域中经典信息的保密传输和量子秘密共享,以及在腔QED体系上实现无Bell基测量的量子态传输、量子信息的多方分配等相关内容.
本文共分为五章。第一章简单介绍了量子信息科学的基础理论、发展历史和本文将要涉及的主要内容。第二章探讨簇态性质和制备簇态的方法,提出了利用簇态制备三粒子GHZ态的方法,在此基础上提出了利用三个三粒子GHZ态进行纠缠交换实现量子秘密共享的方案,并提出了检测窃听的方法。该方案除了少数粒子用来检测窃听以外,绝大多数粒子用来传输信息,效率很高。第三章提出了利用4—qubit簇态实现量子秘密共享方案,并对其安全性能作了具体分析,发现窃听者在单粒子纠缠攻击下的错误率高达3/4,表明我们的方案对此攻击具有较强的安全性能。在第四章中,我们提出了基于簇态的腔QED的无Bell基测量的量子秘密共享方案,把对粒子的Bell基测量变成了对粒子的独立局域测量,使测量变得直接和方便,且理论上的保真度很高.最后一章我们对本文的工作进行了总结和展望。