本文關鍵詞：基于線性光學下量子態(tài)的分辨

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【摘要】：硬幣落地,非正即反;骰子拋出,總有一面朝上。在人們生活經(jīng)驗中,世間的萬事萬物不論其怎么變幻無窮,都有一個確定的規(guī)律可循。正如愛因斯坦所說:"上帝不會擲骰子"。但是隨著技術的發(fā)展,人類能夠觀察的事物也越來越多,很多現(xiàn)象已經(jīng)不再符合人們的日常思維,例如黑體光譜、原子與原子核結構以及運動物體的電動力學等,為了能夠很好的解釋這些物理現(xiàn)象與難題,量子理論由此誕生。量子信息學是量子力學的一個重要的分支,從學科的角度來看,其實是量子力學與經(jīng)典信息學相結合的一個新興學科。經(jīng)過多年的科學研究,遮在量子信息學上的神秘面紗已經(jīng)被慢慢地揭開。量子信息學包含兩類研究:一是量子計算,其主要研究的是量子計算機和適合量子計算且普遍通用的量子算法。二是量子通信,它的主要研究范圍包括量子編碼(quantum cryptography)、遠距的離量子通訊技術以及量子隱形傳態(tài)(quantum teleportation)等。這些都是用量子態(tài)的制備和操控做為基礎,因此眾多的研究人員都在對如何進行態(tài)的制備與操控做了大量的科學研究與探討。除了具備必要的糾纏源外,實現(xiàn)量子通信和量子計算還需要信息運輸載體,也就是各種微觀領域的物理系統(tǒng)。我們經(jīng)常使用的系統(tǒng)有:腔量子電動力學,超導,離子阱,光學系統(tǒng),核磁共振系統(tǒng)等。因為光學系統(tǒng)具有可操作性強、不易受環(huán)境的影響以及信息易于傳輸?shù)葍?yōu)點,所以在眾多的物理系統(tǒng)中,人們更傾向于光學系統(tǒng),這便使得光學系統(tǒng)能夠在較短的時間內有了長足的發(fā)展。當然光學系統(tǒng)也并不是完美無瑕,它存在著光子之間不容易產(chǎn)生聯(lián)系以及很難發(fā)生相互作用的缺點。為了克服這些不足,經(jīng)過眾多科研工作者堅持不懈的研究,終于找到了通過非線性交叉克爾介質來解決這一缺點的方法。在現(xiàn)實環(huán)境中,非線性交叉克爾介質的強度非常微小,很難滿足實驗要求。為了克服非線性強度小這一難題,人們通過各種方式來增強它的強度。最終,人們發(fā)現(xiàn)多能級原子電磁感應透明能夠很好的解決此問題,幫助我們得到符合實驗要求的克爾效應。本文主要討論了在光學系統(tǒng)中實現(xiàn)Green-Horne-Zeilinger(GHZ)態(tài)的分辨,以及在非線性克爾效應的幫助下,實現(xiàn)Bell態(tài)以及多光子量子態(tài)的完全分辨,取得了如下成果:(1)利用hyper-entanglement來實現(xiàn)GHZ態(tài)的分辨我們設計了一個新的實驗方案,通過用動量自由度或者極化自由度作為輔助粒子來實現(xiàn)完全的、確定性的GHZ態(tài)的分辨。通過以動量自由度或者極化自由度作為輔助粒子來實現(xiàn)量子態(tài)的分辨的方法,在其他的理論方案中也被使用過,但在其它的理論方案中,需要兩個實驗光路才能實現(xiàn)這兩種方案,而我們只需要一個光路圖就可以實現(xiàn)兩種方案。不僅如此,我們可以做到對GHZ態(tài)的完全、確定的分辨。(2)利用quantumcommunicationbus來實現(xiàn)幾乎確定的Bell態(tài)分辨我們設計一個方案,來實現(xiàn)幾乎完全確定的兩光子Bell態(tài)分辨。我們的方案使用了 quantum communication bus(qubus),非線性交叉克爾,線性光學元件以及量子非破壞性測量(QND)來代替以前方案中僅僅使用光學元件或者相干態(tài)等,并且不需要任何的輔助態(tài)。此外我們還將此方法推廣到任意光子的量子態(tài)分辨,成功概率幾乎達到1,為實現(xiàn)量子通信和量子計算提供了一個可行的實現(xiàn)方法。
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O413

【參考文獻】

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1 文晶姬;Yeon Kyu-Hwang;王洪福;張壽;;Scheme for generating a cluster-type entangled squeezed vacuum state via cavity QED[J];Chinese Physics B;2014年04期

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本文編號：1297332