量子双向通信原理及其Matlab仿真

论文摘要

利用量子力学的基本原理或物质的量子特性的通信技术称之为量子通信。它包括量子密码术、量子隐形传态、密集编码等。量子通信最突出的优势是拥有理论上的无条件安全性和高效性。基于此,量子通信在电信、国防等领域有很大的发展空间和市场价值。基于量子纠缠性质的隐形传态的基本过程是,首先,通信双方共同拥有量子纠缠态,然后进行量子关联测量,通过经典信道和适当的幺正变换操作,就可以实现未知量子信息的远距离传送。其具有速度快、精确度高、保密性好等优势,发展潜力已经吸引了人们的极大关注和期待。本文主要选择四个粒子?纠缠态作为量子信道。通信开始之前,双方会提前共享自己准备好的两对四个粒子?纠缠态。当通信开始的时候,他们把各自准备传送的粒子放在事先享有的量子信道上,形成量子系统的初态。当通信开始的时候,一旦他们选择恰当的正交完备基对自己拥有的一部分粒子实施测量,把测量的结果借助经典的信道发送给对方。通信双方会依据对方的测量结果选择合适的幺正变化来获取对方传送的量子态信息。由于量子力学的演化过程基本都是基于矩阵的演算,过程十分复杂,对整个通信过程非常不直观。为了便于学习量子通信的基本原理和理解量子通信的基本过程。本文尝试利用计算机编程语言,实现量子通信的演算过程,简化繁杂的人工推导,使量子通信易于学习和理解。进一步实现量子通信的计算机仿真功能。Matlab是一个计算能力强大的软件。在研究量子力学的过程中,它能够帮助我们进行复杂的计算和绘图,还可以最大程度简化复杂的计算内容,将抽象的矩阵演算具体化和形象化。在量子通信中,量子比特是由两个任意组合的极化态构成,而极化态是一个二维复数列向量,同时量子逻辑门和幺正变换实质上都是矩阵变换,量子态的演化以及量子态的测量实际上都演变成了矩阵间的运算。借助Matlab语言这一有效的工具可以发挥它在矩阵计算方面惊人优势。使得双向量子通信过程用Matlab语言来描述,使繁琐的理论计算变成简单的计算机自动运行。进而实现量子通信的计算机仿真功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 量子通信的研究现状
•   1.1 量子信息学
•     1.1.1 量子的概述
•     1.1.2 量子通信与量子计算
•   1.2 国内外研究现状分析及其发展
•   1.3 选题的背景和意义
•   1.4 量子双向传态研究概况
• 第二章 量子信息的基础理论
•   2.1 基本性质
•   2.2 量子纠缠理论
•     2.2.1 基本概念的介绍
•     2.2.2 量子的纠缠度
•   2.3 纠缠的应用
•     2.3.1 量子的纠缠交换
•     2.3.2 量子的密钥分发
•     2.3.3 量子的密集编码
•   2.4 量子双向隐形传态概述
• 第三章 量子隐形传态
•   3.1 量子双向隐形传态原理
•   3.2 单量子比特实现双向隐形传态
•   3.3 双量子比特实现双向隐形传态
•   3.4 总结
• 第四章 量子双向通信的MATLAB仿真
•   4.1 用Matlab语言描述量子比特
•   4.2 用Matlab语言描述量子逻辑门
•   4.3 量子双向隐形传态的MATLAB仿真
•   4.4 仿真结果与总结
•   4.5 Matlab 仿真在量子纠缠交换机中的应用
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴拓

导师: 叶志清

关键词: 量子双向隐形传态,量子通信,量子纠缠态,仿真

来源: 江西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 江西师范大学

分类号: O413;TN918

DOI: 10.27178/d.cnki.gjxsu.2019.000812

总页数: 49

文件大小: 1932K

下载量: 107