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基于光子系統的量子關聯與量子互文性理論與實驗研究

發(fā)布時間:2019-08-12 17:09
【摘要】:量子糾纏是量子力學和量子信息科學中十分奇特也十分重要的課題。在量子力學中,它作為用來驗證量子力學和各種隱變量理論正確性與否的重要的量子態(tài),對人們加深對量子世界的認識起著十分重要的作用。而在量子信息科學中,對量子信息的存儲,傳輸和處理都有賴于量子態(tài)的演化,而量子糾纏態(tài)無疑是眾多量子態(tài)中最為典型也最為重要的一種。量子糾纏在量子信息的兩大領域,即量子通信和量子計算中都有著十分重要的應用。在量子通信當中,量子糾纏是實現量子隱形傳態(tài)必不可少的資源。而在量子計算當中,對兩個量子比特最基本的門操作則是受控非門(CNOT),這種門操作事實上就是把兩個量子比特糾纏起來的過程。另一方面,量子糾纏又十分脆弱,它極易受到環(huán)境的影響而被破壞,即所謂的消相干,因此研究量子糾纏在不同信道中的演化則具有十分重要的意義。這也是本人將量子糾纏作為研究課題的原因。本論文所取得成果有:1.在實驗上首次驗證了與輸入態(tài)無關的Kochen-Specker理論。量子力學和隱變量的爭論從量子力學誕生之初便一直持續(xù)至今,從早期的局域隱變量理論,到后來環(huán)境無關隱變量理論,人們始終在嘗試通過實驗的方法來驗證量子力學和隱變量理論哪個是正確的。對于局域隱變量理論,最為著名的是Bell不等式,而對于環(huán)境無關隱變量,則是Kochen-Specker不等式,即KS不等式。早期的KS不等式由于測量方向太多,難以在實驗上驗證。最近與人提出,只需測量13個方向,便可完成與輸入態(tài)無關的KS不等式驗證。我們依據他們提出的理論,利用雙折射晶體beam-displacer(BD)自行設計實驗方案,完成了對與輸入態(tài)無關的KS理論的實驗驗證,證明量子力學是正確的。2.對量子關聯在不同信道中的演化進行了系統地研究。量子關聯在量子信道中的演化一直量子信息中十分重要的問題,無論是量子通信還是量子計算,都和量子態(tài)的演化有十分密切的關系。一方面,量子關聯作為一種資源,在量子通信和量子計算中起著非常重要的作用,另一方面,量子關聯又會受到外界環(huán)境的影響逐漸消失,對量子信息處理產生不利影響,因此研究量子關聯在信道中的演化問題便顯得尤為重要,我們依據早期的一篇理論文章,對量子糾纏在信道中的演化出現的非對稱情況進行了具體的研究,得到了一些有趣且十分重要的結論。
【圖文】:

量子糾纏,量子信息,電子計算機,資源


圖2.1第一臺電子計算機ENIAC逡逑作為量子信息的資源,量子糾纏無疑是十分重要的。量子糾纏是一種有別逡逑于任何經典特征的量子現象,它最早由Schr6dinger提出[7],,曾一度被Einstein逡逑用來作為攻擊量子力學完備性的武器,讓Bohr頭疼不己,而如今他更多的是作逡逑為量子信息中不可或缺的關鍵資源來利用,沒有量子糾纏,量子信息的諸多操逡逑作便無法實現,因此對量子糾纏的研宄便具有十分重要的意義。另一方面,量逡逑子糾纏又十分脆弱,它極易受到環(huán)境的影響而消退,即消相干,因此研宄量子逡逑糾纏的動力學演化特性有助于我們更好地利用量子糾纏完成量子信息中的各種逡逑操作。本文的主要內容一方面是研宄環(huán)境無關隱變量理論和量子力學的正確性逡逑問題,另一方面是系統地研宄了量子態(tài)在不同的量子信道下糾纏的演化情況。逡逑為了更好地了解量子信息科學,我們先簡單介紹一下信息科學。信息科學逡逑是研宄信息的存儲,傳輸和處理的一門學科。進入20世紀,隨著半導體技術和逡逑計算機技術的快速發(fā)展,人們對于信息的存儲和處理的能力較之前己有很大的逡逑提高。而無線電在通信領域的廣泛應用也大大提高了人們傳輸信息的能力。同逡逑時,以Shannon為代表的一批信息科學家建立了一套經典的信息理論,使得人逡逑

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BBiMm逡逑mKm邋m逡逑圖2.1第一臺電子計算機ENIAC逡逑作為量子信息的資源,量子糾纏無疑是十分重要的。量子糾纏是一種有別逡逑于任何經典特征的量子現象,它最早由Schr6dinger提出[7],曾一度被Einstein逡逑用來作為攻擊量子力學完備性的武器,讓Bohr頭疼不己,而如今他更多的是作逡逑為量子信息中不可或缺的關鍵資源來利用,沒有量子糾纏,量子信息的諸多操逡逑作便無法實現,因此對量子糾纏的研宄便具有十分重要的意義。另一方面,量逡逑子糾纏又十分脆弱,它極易受到環(huán)境的影響而消退,即消相干,因此研宄量子逡逑糾纏的動力學演化特性有助于我們更好地利用量子糾纏完成量子信息中的各種逡逑操作。本文的主要內容一方面是研宄環(huán)境無關隱變量理論和量子力學的正確性逡逑問題,另一方面是系統地研宄了量子態(tài)在不同的量子信道下糾纏的演化情況。逡逑為了更好地了解量子信息科學
【學位授予單位】:中國科學技術大學
【學位級別】:博士
【學位授予年份】:2017
【分類號】:O413

【參考文獻】

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1 李萌;黃運鋒;郭光燦;;Quantum Correlations Evolution Asymmetry in Quantum Channels[J];Communications in Theoretical Physics;2017年03期



本文編號:2525845

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