【摘要】：量子通信是指利用單量子比特或量子糾纏進行信息傳遞和處理的一種新型的通訊方式,是量子論和信息論相結合的新的研究領域。量子通信的絕對安全性和高效性是經典通信所無法達到的。由于其潛在的研究價值和應用價值,量子通信逐漸成為近年來科研工作者關注的熱點,并且在許多領域得到了應用。量子糾纏是量子力學中的一種奇特現(xiàn)象。量子糾纏作為量子通信中的重要資源,在量子計算和量子通信中起著十分重要的作用。許多量子問題需要用到量子糾纏,比如量子隱形傳態(tài),量子密碼學,量子安全直接通信,量子密鑰分配以及其他的一些應用。其中,單光子糾纏是量子糾纏態(tài)中最簡單的一種形式,單光子糾纏在量子信息領域得到了廣泛的應用。例如,單光子糾纏是量子中繼器研究中的重要資源。然而,在實際應用中,環(huán)境噪聲不可避免地對單光子糾纏產生影響,信道噪聲可能導致光子丟失以及光子態(tài)退相干。針對量子態(tài)退相干的問題,我們可以采用糾纏濃縮方案把非最大糾纏態(tài)重新恢復為最大糾纏態(tài),解決傳輸過程中光子丟失問題的有效途徑是無噪聲線性放大(NLA)。以往所有關于單光子糾纏的無噪聲線性放大方案均沒有考慮過保護光子的極化特性。而在很多實際應用中,我們需要使用光子的極化特征來實現(xiàn)安全量子通信。因此,設計能保護光子極化特征的量子態(tài)放大方案具有重要的現(xiàn)實意義。本文中,我們的前兩個工作是設計能保護光子極化特性的單光子兩模糾纏態(tài)的放大方案及單光子三模W態(tài)的放大方案,并理論計算方案的放大因子,成功概率等重要參數(shù)。通過調整線性光學元件的相應參數(shù)在提高保真度的同時盡可能保證成功概率。在此項研究的基礎上,本文的第三個工作是進一步研究如何在量子態(tài)放大的基礎上同時實現(xiàn)糾纏濃縮,設計能同時解決光子丟失和光子態(tài)退相干問題的綜合性量子態(tài)放大方案。本文的最后一個工作是關于多光子GHZ態(tài)的濃縮方案。
【圖文】：

每一輪濃縮的成功概率與雙光子濃縮的成功概率完全相同。圖 5.3 N 光子 GNZ 態(tài)的 ECP 理論模型圖5.4數(shù)值分析與討論我們提出的糾纏濃縮方案基于低 Q 腔的光學法拉第旋轉，可以概率性地將多光子非最大糾纏 GHZ 態(tài)恢復為多光子最大 GHZ 糾纏態(tài)。我們的糾纏濃縮方案對 Peng 的濃縮方案做了一些很大的改進，共有三點說明。第一點，Peng 的糾纏濃縮方案需要消耗兩對多光子非最大糾纏 GHZ 態(tài)才能得到一對最大糾纏態(tài)，但是我們的濃縮方案僅僅需要一對多光子非最大糾纏GHZ 態(tài)和一個輔助單光子，由于糾纏源的寶貴性，這使得我們的方案更加經濟。第二點，在Peng 的濃縮方案中，，經過濃縮操作之后，N 方都需要去測量光子態(tài)，然后通過檢查 N 方的測量結果來判斷他們是否獲得了最大糾纏 GHZ 態(tài)，這將大大地增加了操作復雜度，特別是在多
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O413;TN918

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