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量子纠缠操纵及量子非局域性测试

作　者: 赵志
导　师: 詹明生
学　校: 中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）
专　业: 原子分子物理
关键词: 量子纠缠量子隐形传态 GHZ态纠缠纯化量子非局域性
分类号: O413
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
下　载: 260次
引　用: 1次
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内容摘要

量子纠缠不仅是量子力学最显著的特性之一，而且还可以当作一种有效的资源进行量子隐形传态、量子密集编码、量子密码术和量子计算。在过去的几年中，大量的实验已经表明，量子计算和量子通信在许多方面都比其对应的经典方法更强大和有效。同时，对量子信息理论的研究进一步加深了人们对纠缠与非局域性关系的理解。在迅速发展的量子信息领域，量子纠缠的研究一直是一个非常活跃的领域。这些研究包括多粒子纠缠量子态的产生、操纵及其与量子非局域性的关系。在这篇论文中，作者对博士研究生期间关于这些方面的研究工作总结如下：在比较已有三光子最大纠缠态制备方案的基础上，提出了一个新的三光子最大纠缠量子态的制备方案；我们的方案与其它方案的重要区别在于提出了将非理想的非线性相互作用与纠缠的纯化相结合来制备三光子最大纠缠态的可能性。我们提出了一个应用三光子GHZ态进行量子隐形传态的改进方案。与以前的方案相比，我们的方案具有更高的传输效率并且容易推广到应用非最大的三光子纠缠态进行量子隐形传递。作为本论文的主要工作，我们首先对目前存在的纠缠纯化方案进行了概述，然后提出了一个实用的纠缠纯化方案。纠缠的纯化本质上是从低纠缠的量子态中提取出高纠缠的量子态。然而，目前存在的纠缠纯化方案一般都是基于量子控制非操作或相似的量子逻辑操作，而这些操作在实验上都难以实现。在这些方案的基础上，我们提出了一个对非最大纠缠纯态可以实现的纠缠纯化方案。在我们的方案中，相距遥远的Alice和Bob首先利用两个共有的低纠缠的光子对来产生一个条件的四光子GHZ态，然后，他们分别对各自两个光子中的一个进行一个45°的极化测量，最后他们发现剩下的两个光子处于一个最大纠缠态。而且，我们还说明，该方案可以应用目前的技术和线性光学元件予以实现。在腔场存在损耗的条件下，我们对初始处于Schr(?)dinger“猫态”的原子与腔场纠缠态的非局域性演化进行了研究。结果表明，如果腔场是无损耗的，

全文目录

内容摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-26
  1.1 量子纠缠与量子信息  10-11
  1.2 量子计算的基本概念  11-14
  1.3 量子纠缠在量子计算中的应用  14-16
  1.4 量子纠缠在量子通信中的应用  16-18
  1.5 纠缠操纵的一般方法  18-21
  1.6 本论文的主要工作及章节安排  21-22
  参考文献  22-26
第二章三光子GHZ量子态的制备  26-41
  2.1 参量下转换与极化纠缠光子对的产生  26-34
  2.2 交叉Kerr非线性与三光子极化纠缠GHZ态的制备  34-39
  2.3 小结  39
  参考文献  39-41
第三章应用三光子GHZ态进行量子隐形传态  41-56
  3.1 量子隐形传态的基本思想  41-44
  3.2 Bell态的测量与量子隐形传态的实现  44-46
  3.3 GHZ态分析仪与应用三光子GHZ态进行量子隐形传态  46-54
  3.3 小结  54
  参考文献  54-56
第四章纠缠的纯化  56-80
  4.1 消相干与纠缠的操纵  56-57
  4.2 量子态纯化的一般原理  57-60
  4.3 纠缠纯化的分类  60-61
  4.4 已有的纠缠纯化方案  61-71
  4.5 应用线性光学元件进行纠缠的纯化  71-76
  4.5 小结  76-77
  参考文献  77-80
第五章原子与腔场纠缠量子态的非局域性动力学研究  80-92
  5.1 纠缠、EPR佯谬与Bell不等式  80-84
  5.2 原子与腔场纠缠态的动力学非局域性研究  84-90
  5.3 小结  90
  参考文献  90-92
结束语  92-93
攻读博士学位期间发表和完成的论文目录  93-94
致谢  94

量子纠缠操纵及量子非局域性测试

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