量子计算与量子信息之量子隐形传态

Posted 2021-12-07 hhh江月

量子计算与量子信息之量子隐形传态

文章目录

• • 量子计算与量子信息之量子隐形传态
  • • 一、量子隐形传态简介
    • 二、理论推导与证明
    • 三、搭建模拟的量子线路
    • 4、讨论

虽然之前也有介绍过量子隐形传态，我们希望单独写一篇博文来更加具体的描述量子隐形传态。

一、量子隐形传态简介

• 量子隐形传态（Quantum teleportation），又称量子遥传、量子隐形传输、量子隐形传送、量子远距传输或量子远传，是一种利用分散量子缠结与一些物理讯息（physical information）的转换来传送量子态至任意距离的位置的技术。是一种全新的通信方式。它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息，在量子纠缠的帮助下，待传输的量子态如同经历了科幻小说中描写的“超时空传输”，在一个地方神秘地消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方神秘地出现。

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• 必须说明的是，量子遥传并不会传送任何物质或能量。这样的技术在量子信息与量子计算上相当有帮助。然而，这方式无法传递传统的资讯，因此无法使用在超光速的通讯上面。量子遥传与一般所说的瞬间移动没有关系–量子遥传无法传递系统本身，也无法用来安排分子以在另一端组成物体。

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二、理论推导与证明

首先我们进行线路的绘制以及相关理论的推导，这里由于公式较多，而且键盘的话，敲起来不是非常方便，于是呢，我们就采用手写的方法实现证明以及推导的过程：

（注意输入端是最低位哦。）

量子线路以及推导过程如下所示：

图片1、、、、、

图片2、、、、、

以上就是对于量子隐形传态的推导啦，注意最上面的线是最低位，最下面的线是最高位，这一点搞错的话就会出现下面的错误（放在这里提醒一下大家）：

图片3、、、、、

然后，对于上面使用到的Bell态以及CNOT门我们给出一下的说明：

Bell态以及CNOT门的说明：

图片4、、、、、

图片5、、、、、

三、搭建模拟的量子线路

结果对不对，我们需要使用实验的方法来进行证明。

电路图如下所示：

可以参考如下网址的电路：

https://algassert.com/quirk#circuit={%22cols%22:[[%22Bloch%22],[%22Z^t%22],[%22Yt%22],[%22X^t%22],[1,%22H%22],[1,%22%E2%80%A2%22,%22X%22],[%22Bloch%22],[%22%E2%80%A2%22,%22X%22],[%22H%22],[1,%22Measure%22],[1,%22%E2%80%A2%22,%22X%22],[%22Measure%22],[%22%E2%80%A2%22,1,%22Z%22]]}

以及搭建的方法可以参考如下所示的视频：
（由于搭建电路没啥可说的，我们就直接是无声的了，反正就是把元件拿下来放在电路里面而已啦。）

量子隐形传态模拟实现

喜欢的话可以转到bilibili给我点个赞：
https://www.bilibili.com/video/BV1pL4y1q7nq?spm_id_from=333.999.0.0

4、讨论

实际上，量子隐形传态就是通过经典的信道来实现量子状态的传输，其中是没有超距现象的，原因就在于，Alice需要把自己的测量结果通过经典的信道以不超光速的速度传递给Bob，然后Bob才可以通过门来实现量子态的还原。同时，这里也没有违背量子态不可以复制的定律，因为在Alice端的量子态最终是由于测量而坍缩没有了，最后只有在Bob端的一个量子态，因此只是完成了量子态的传输而不是量子态的复制喇

END.

好了，量子隐形传态就介绍到这里，我们主要阐释了理论方面的内容，没有具体描述如何进行物理上的实际的实现，当然如何实现也不在我们的讲述范围之内的哦。

最后，谢谢大家的阅读与支持了啦。