量子计算机演示教程

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第三节：量子隐形传态

量子隐形传态是空间分布的两个参与者A，B，利用其共享的最大纠缠态，将处于A0处的任意量子态，通过在A处进行Bell测量，并将测量结果的经典信息传递给B，B做相应的局域变换而得到原处于A0处的量子态的一种量子态传递形式。A根据Bell测量结果传递经典信息，B进行了局域操作即可得到A0的任意量子态。

此隐形传态可以利用逻辑门操作进行展示，最大纠缠态可以用Hadamard门及CNOT门操作实现，Bell测量可以利用先做CNOT门，然后在computational basis进行测量实现。量子模拟器QtVM需要用量子汇编语言实现测量反馈操作功能，图形界面只能进行统一测量，根据结果整理出结论。

逻辑门线路表达式为，

\( \left|\varphi\right>CNOT_{12}(I\otimes H)\left|00\right>\rightarrow\left|\varphi\right>\frac{1}{\sqrt{2}}\left(\left|00\right>+\left|11\right>\right) \) 再施加\(CNOT_{10}CNOT_{21}\)会得到 \( \frac{1}{\sqrt{2}}\left|00\right>\left|\varphi\right>+\frac{1}{\sqrt{2}}\left|10\right>X\left|\varphi\right> \) 从结果可以看出，第1个量子比特的状态始终为0，而第0个量子比特为0时，第2个量子比特会得到需要传递的量子态\(\left|\varphi\right>\)，而第0个量子比特为1时，第2个量子态得到的结果是施加了X门后需要传递的量子态\(\left|\varphi\right>\)。

下面结果演示分别演示了\(\left|\varphi\right>=\left|0\right>\)和\(\left|\varphi\right>=\frac12\left|0\right>+\frac{\sqrt{3}}{2}\left|1\right>\)两种情况

（图3-1：需要传递的量子态处于位置0, 得到的量子态处于位置2）

（图3-2：位置0处的量子态为0时，位置2的量子态为\(\left|\varphi\right>\)，反之则为\(X\left|\varphi\right>）\)结果与理论计算是相符的。）

（图3-3：考虑需要teleport的态为绕Y旋转了\(\pi/3\)的量子态\(\left|\varphi\right>=\frac{\sqrt{3}}{2}\left|01\right>+\frac12\left|1\right>\)）

（图3-4：位置0处的量子态为0时，位置2的量子态为\(\left|\varphi\right>=\frac{\sqrt{3}}{2}\left|01\right>+\frac12\left|1\right>\)，反之则为\(X\left|\varphi\right>\)）