[發明專利]一種計算多體量子態多體可分離性最小白噪聲的方法

在審

• 申請號: 201911098356.2
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110807268A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 胡濤;蔣麗珍
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N10/00;G06F119/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及量子信息處理領域，提出了一種計算多體量子態多體可分離性最小白噪聲的方法，該方法能找到特定量子糾纏態的最小白噪聲容限；采用迭代計算必要性和構造充分性相互驗證的方法來展開研究，不僅能對研究中出現的大量參數和角度進行合理歸納，而且運用了幾何空間的知識和可視化作圖來輔助分析量子態的糾纏與可分離情況。計算結果表明，在選定的四量子比特Dicke態和白噪聲的混合態實施例中，三體可分離的必要條件幾乎和充分條件重合，從而驗證了該發明方法的有效性。

技術領域

本發明涉及量子信息處理領域，提出了一種計算多體量子態多體可分離性最小白噪聲的方法，該方法能找到特定量子糾纏態的最小白噪聲容限；采用迭代計算必要性和構造充分性相互驗證的方法來展開研究，不僅能對研究中出現的大量參數和角度進行合理歸納，而且運用了幾何空間的知識和可視化作圖來輔助分析量子態的糾纏與可分離情況。計算結果表明，在選定的四量子比特Dicke態和白噪聲的混合態實施例中，三體可分離的必要條件幾乎和充分條件重合，從而驗證了該發明方法的有效性。

背景技術

量子信息是量子物理和信息學科相結合的產物，同時也是當今世界上最熱門的科學研究領域之一。我國在量子通信與量子計算的某些領域已經達到了世界領先的水平，量子信息處理與量子計算受到越來越多科研人員的關注。量子糾纏被認為是量子力學最根本的特性，在信息和通信領域有著重要作用，是量子信息中最重要的資源之一。因此量子糾纏的研究不僅具有深刻的理論意義，而且具有重要的實際應用價值。但是量子糾纏態在使用過程中往往為噪聲(最簡單的是白噪聲)所破壞，量子糾纏態加上一定程度的噪聲會使量子糾纏態變成可分離，也就會使量子糾纏態喪失掉量子糾纏特性，因此關于量子糾纏的研究很重要的一點就是：本發明需要找到特定量子糾纏態的最小白噪聲容限。此外，因為量子糾纏中主要涉及到的都是多量子比特糾纏，其中Dicke態不僅非常容易受到白噪聲的影響，同時也是量子計算和量子通信中最常見的量子糾纏態之一^[1][2][3]，所以本發明選擇四量子比特Dicke態的三體可分離性作為實施例計算最小白噪聲容限來詳細說明本發明的可行性。

現有技術只是對于兩量子比特可分離的研究，基本已經很深入也有了相當不錯的糾纏判定準則，如部分轉置判據(PPT)^[4]、重排判據(CCNR)^[5]、協方差矩陣判據(CM)^[6]、Bell不等式^[7]等；而對于多量子比特糾纏態，像W態、Dicke態等，還沒有被完整系統地研究過，更沒有統一的準則去判定給定的量子態是否為糾纏；因此，對于多量子比特糾纏態的研究很有必要，而本發明就是專門針對于高維量子系統的糾纏與可分離進行研究的，與現有技術相比，本發明不僅能處理高維量子系統的糾纏與可分離，而且豐富了量子糾纏與可分離的研究方法。

參考文獻

[1]Kiesel N,Schmid C,Tóth G,et al.Experimental observation of four-photon entangled Dicke state with high fidelity[J].Physical Review Letters,2007,98(6):063604.

[2]Eibl M,Kiesel N,Bourennane M,et al.Experimental realization of athree-qubit entangled W state[J].Physical Review Letters,2004,92(7):077901.

[3]Wieczorek W,Schmid C,Kiesel N,et al.Experimental observation of anentire family of four-photon entangled states[J].Physical Review Letters,2008,101(1):010503.