1、量子信息科學(xué)是一門(mén)新興的交叉學(xué)科，其主要利用微觀粒子作為載體，憑借著量子力學(xué)所特有的一些性質(zhì)：不確定性、相干性、糾纏等，可以完成一些經(jīng)典的通訊、計(jì)算、密碼學(xué)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。近年來(lái)，量子信息論不管是在理論上，還是實(shí)驗(yàn)上都取得了許多激動(dòng)人心的進(jìn)展，顯示出經(jīng)典信息無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，打破了傳統(tǒng)的信息溝通，密碼使用和計(jì)算的限制。終將促成二十一世紀(jì)以結(jié)合量子計(jì)算技術(shù)、量子通訊技術(shù)與納米技術(shù)、納米組件制造技術(shù)而形成的量子工業(yè)時(shí)代。為了躋身于21世紀(jì)世界

2、先進(jìn)工業(yè)強(qiáng)國(guó)的行列，許多國(guó)家紛紛加大了對(duì)量子信息研究的投入力度。 量子計(jì)算機(jī)，量子密碼學(xué)和量子通信，是量子信息科學(xué)的三個(gè)主要領(lǐng)域，其量子相干性起著本質(zhì)性的作用，可以說(shuō)，量子信息論的所有優(yōu)越性都來(lái)自于量子相干性。但不幸的是，在對(duì)量子比特的操作過(guò)程中，因?yàn)榄h(huán)境的影響，量子相干性將不可避免地隨時(shí)間指數(shù)衰減，這就是困擾整個(gè)量子信息論的消相干問(wèn)題。消相干引起量子錯(cuò)誤，因而需要引入量子糾錯(cuò)編碼。量子糾錯(cuò)編碼是將量子態(tài)編入量子比特的一種方法，

3、使得個(gè)別量子比特在保存、傳輸和計(jì)算過(guò)程中發(fā)生的錯(cuò)誤和消相干對(duì)被編入的量子信息和數(shù)據(jù)沒(méi)有影響。雖然量子編碼和經(jīng)典編碼的基本想法類(lèi)似，即要以合適的方式引進(jìn)信息冗余，以提高信息的抗干擾能力，但量子碼不是經(jīng)典碼的簡(jiǎn)單推廣，存在著一些基本困難，如量子不可克隆定理，測(cè)量引起態(tài)的坍縮，并且量子錯(cuò)誤的種類(lèi)為連續(xù)統(tǒng)等。 本文將圍繞量子糾錯(cuò)編碼做詳細(xì)地討論。在第二章，主要給出量子編碼的基礎(chǔ)知識(shí)，如量子比特和疊加態(tài)，常用的量子邏輯門(mén)，幾種普通量子編碼

4、方案，以及量子糾錯(cuò)編碼的一些基礎(chǔ)性質(zhì)、理論等。在第三章，從經(jīng)典糾錯(cuò)碼引入，主要討論了三量子比特的比特翻轉(zhuǎn)碼和相位翻轉(zhuǎn)碼，為后面的工作做準(zhǔn)備。重點(diǎn)在第四章，根據(jù)前面的預(yù)備知識(shí)，參照國(guó)內(nèi)外在量子編碼方面的進(jìn)展情況，構(gòu)造出了一組五量子位的疊加態(tài)編碼，并運(yùn)用簡(jiǎn)單的量子邏輯門(mén)，設(shè)計(jì)了糾一位錯(cuò)的量子線路，通過(guò)對(duì)其糾錯(cuò)過(guò)程的分析，發(fā)現(xiàn)疊加態(tài)量子糾錯(cuò)編碼不僅簡(jiǎn)化了常規(guī)的編碼式，并與常規(guī)的量子單態(tài)編碼功效一樣，而且更適合以后量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。在第五章，縱