信息是物理的。                                                                        ———Rolf Landauer

今天我们介绍一下,量子信息与量子通信中的基本概念。因为是概念性的东西,说明已经成了一种共识,语言表达难免会有大同小异。量子信息学是现代一张新兴的,以计算机,物理学,数学交叉在一快的一门交叉学科。通常以量子力学和信息学为主干学科。

量子信息学又可以划分为:量子通信和量子计算,打一个不恰当的比方来说量子通信就相当于电脑的硬件配置,量子计算就相当于电脑的软件配置。而量子通信,又可以近一步划分:量子隐形传态(Teleportation)和量子密钥分发(Quantum key distribution)等。而量子计算又可以划分为:量子算法(shor算法等)和量子计算机等。在物理学科中如果利用到量子的某一种特性或者状态来编码信息的时候,我称之为量子信息,不严谨也可以表述为:信息被量子化了。在量子信息领域,量子的微观特性不仅仅可以被用来编码信息,同时也可以被用来丰富量子信息学科,为量子算法,量子门操作和量子保密通信提供了很好的资源。

量子纠缠

2个或者两个以上的量子系统在给定的环境下可以处于比较稳定的纠缠状态,如果对其中一个量子系统做一Local的操作,其他的量子系统也会感应到。

量子相干

在量子系统中量子之间的相互干涉的现象,用专业术语来说,当量子态写成密度矩阵的时候非对角元表示相干相。其作用在量子计算和量子模拟扮演很重要的角色。

量子叠加

一个量子态可以由它的本征基矢进行线性叠加,每一个基矢是系统的哈密顿量的本征态。故量子状态是可以叠加的,量子信息也是可以叠加的,这样的话就可以同时对多个量子比较进行操作和控制。

No-cloning Theorem

一个量子态不能够被精确的复制。此条性质确保了量子通信的绝对安全性。

参考资料:

Y.Zhang, Lecture Notes on Quantum Information and Cmputation

本文由量客专栏作者 Peter.Yi  撰稿  未经授权谢绝转载