量子通讯中的资源消耗


最近我跟新加坡南洋理工大学的魏朝辉博士合作研究了一个有趣的题目:量子通讯中对量子资源的消耗问题。

我们都知道,经典通讯的时候需要消 耗经典的通讯资源,比如说带宽什么的。量子通讯也不是免费的,也是要消耗资源的。只不过跟经典通讯不同,量子通讯所消耗的资源有两类,首先自然是量子资源 了,比如说量子纠缠的分配和共享;其次是经典通讯的资源,我们可以用经典的通讯来辅助量子通讯的实现。于是就有了很多有趣的理论问题值得研究。比如说,如 果我们可以共享纠缠量子比特,在A和B之间传输经典信息是否变得更加高效?或者,我们希望在A和B之间制备某些特定的两体量子纠缠态,假设经典通讯与本地 的操控都是免费的,那么我们希望让所消耗昂贵的量子纠缠资源最少,所需要量子资源到底怎么度量呢?

在我们的这篇论文中讨论了这个问题,我们证明了所需要的量子资源等于所制备态对应的两体系统密度矩阵的施密特数的对数。对任意混态的施密特数的定义早在2000年就有人研究 过了。但是当时人们只着重于如何用施密特数来度量混态的纠缠。这个量的物理意义并不明确。我们的工作实际上是把这个数学量给出了明确的、可操作的物理意 义。我们把施密特数与量子通讯中所消耗的量子资源给联系在了一起。这个工作在给学术论文打分的网站Scirate上得到了6分,还不错了。

还有很多有趣的问题值得研究。比如说,施密特数并没有可加性。制备一份混态和制备两份同样的混态所消耗的量子资源在某些情况下是一样的。那么制备N份拷贝所需要的量子资源到底比一份的量子资源多多少呢?我们并不清楚。

Advertisements

One Comment

发表评论

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / 更改 )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / 更改 )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / 更改 )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / 更改 )

Connecting to %s