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量子信息科学在最近几年中得到了非常迅速的发展。由于量子资源在量子计算和量子通信的技术中起着不可代替的作用,对量子资源关联和纠缠等性质的研究逐渐成为人们关注的焦点。大量的工作开始关注量子资源的性质与它在量子信息和量子计算中起的作用之间的关系。本论文可以分为两个部分,第一部分介绍了背景知识,第二部分介绍了关于量子纠缠研究的工作。
首先,第一章是背景知识的介绍。因为量子纠缠在实现量子计算和量子通信中起着重要的作用,所以介绍了量子态及其纠缠。由于受到外界退相干的影响,量子计算等过程中不可避免的存在错误,所以很有必要对量子容错纠错计算做简单的介绍。同时介绍了量子通信过程中必备的技术,量子密码术和量子克隆等。图态是实现one way量子计算机的一种多体量子资源。因而介绍了图态的基本定义和纠缠的性质,以及如何利用图态实现普适的量子计算。最后介绍了面稳定子纠错码在量子容错纠错计算等过程中的一些基本操作。
多体量子态纠缠的性质可以通过轨道理论来研究。处在同一条轨道上的多体量子态,具有同种类型的纠缠,并且可以通过局域幺正变换相互转化。图态作为一类特殊的多体量子态,对它的纠缠性质的研究有助于了解一般量子态的纠缠性质。第二章通过对图态轨道性质的研究来研究图态的纠缠性质,并且通过计算得知图态轨道理论中稳定子的维数,以及它与两比特不可约的关联之间的关系等。对两个或者多个两体量子态叠加,叠加后形成新的量子态,新的量子态纠缠的性质与各个组分的纠缠性质及系数之间存在一定的关系。这是一个普遍关注的问题。第三章对最大纠缠量子态叠加后形成的新的量子态的性质进行了分析。最大纠缠量子态进行叠加,可以形成与MUB(mutually unbiased state)相关的最大纠缠态和可分离态。同时对面稳定子量子纠错码中一些特殊的量子态作了初步的分析。