含噪量子多址信道的信道容量研究.pdf

1、隨著以量子力學(xué)基本原理為基礎(chǔ)的量子通信和量子信息學(xué)的迅速發(fā)展，作為量子信息技術(shù)的自然拓展，量子多址通信已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。而含噪多址量子信道的容量研究是實(shí)現(xiàn)量子多址通信的基礎(chǔ)。與經(jīng)典信息論相似，量子信息論中的最基本問(wèn)題也是信道容量，因?yàn)樗鼜母旧舷薅肆孔有诺涝诳衫觅Y源條件下的信息傳輸效率問(wèn)題。然而，量子通信與經(jīng)典通信最大的區(qū)別在于量子信道不僅僅能傳輸經(jīng)典信息，還能傳輸量子信息。因而量子信道存在兩種信道容量：經(jīng)典容量和量子容

2、量。因此，對(duì)于含噪多址量子信道來(lái)說(shuō)，根據(jù)其發(fā)送的信息性質(zhì)不同，它的與量子信息相關(guān)的容量可以分為經(jīng)典-量子(Classical-Quantum)容量和量子-量子(Quantum-Quantum)容量。 本文根據(jù)單用戶量子信道的容量理論和Yard等人提出的糾纏產(chǎn)生定理，利用量子Fano不等式、量子數(shù)據(jù)處理不等式等相關(guān)知識(shí)，求證出含噪量子多址信道的信道容量區(qū)域定理，并把定理應(yīng)用到三類最基本的多址量子噪聲信道(量子比特翻轉(zhuǎn)信道、量子相位

3、翻轉(zhuǎn)信道和量子退極化信道)中，對(duì)所得的容量區(qū)域進(jìn)行仿真、分析與比較。計(jì)算和仿真結(jié)果驗(yàn)證了此容量定理的有效性。量子信道噪聲是影響量子多址通信質(zhì)量的重要因素。在光通信中，量子高斯噪聲是最常見(jiàn)、最基本的噪聲。由于目前量子高斯信道的量子容量未得到最終的精確結(jié)果，因而對(duì)其經(jīng)典容量的研究是現(xiàn)階段的主要工作。本文在借助經(jīng)典多址高斯信道信道容量的計(jì)算思路的基礎(chǔ)上，根據(jù)多址量子信道、量子高斯態(tài)和單用戶量子高斯信道經(jīng)典容量的相關(guān)知識(shí)，從理論上推導(dǎo)出多址量子