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量子态纯化的腔QED实现

作　者: 杨明亮
导　师: 杨名；李大创
学　校: 安徽大学
专　业: 光学
关键词: 混态腔QED 纯化隐形传态
分类号: O413.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

量子信息科学——一门新兴的交叉学科,是近年来由量子力学和信息科学相结合而诞生并逐步发展起来的。量子信息学具有经典信息科学无法比拟的优势,如超快计算,超大容量存储和绝对安全通信等,因而在近些年来受到了各国的普遍关注。如果量子通信与量子计算得以实现,那对现有的信息产业来说将是一场意义深远的革命。量子信息科学以量子力学基本原理为依据,以量子态为信息载体,来完成信息的存储,处理和传输。当前量子信息学无论在理论上,还是在实验上都在不断取得重要突破。量子计算的概念起源于著名物理学家Richard Feynman。之后1985年David Deutsch深入地研究了量子计算机是否比经典计算机更有效的问题。Peter Shor和Grover分别提出了Shor算法和Grover算法。量子计算已经成为对国家安全和商业应用都有潜在重大影响的领域。在量子信息试验技术上已经提出的承载量子信息的物理系统主要有：核磁共振,离子阱,腔QED,光学系统,量子点,约瑟夫森结等。腔QED由于其易于操控等诸多优点,正越来越受到人们的重视。在量子信息和量子计算中,信息存储在量子比特中,而量子比特之间的纠缠作为量子特有的现象被广泛应用在量子稠密编码,量子密钥分配,量子隐形传态等领域。存储信息的量子比特和作为量子通信资源的量子纠缠不可避免的与环境相互作用导致消相干,从而影响量子信息的处理过程,最终有可能导致存储在单量子比特中的信息丢失和量子纠缠通道传输信息的能力下降。本文基于以上原因,在第三章中,我们分别提出了单量子比特纯化和量子纠缠纯化的方案,并给出了相应的腔QED实现方法。另外,在第四章中,我们详细讨论了混态对量子隐形传态的影响,并研究了对混态进行纯化后隐形传态的保真度问题。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-7
第一章量子信息基础理论  7-18
  1.1 引言  7-8
  1.2 量子比特  8-9
  1.3 纯态和混合态  9-10
  1.4 量子门  10-15
    1.4.1 几个重要的一位门  10-12
    1.4.2 二位门  12-13
    1.4.3 三位门  13-15
  1.5 量子纠缠  15-18
    1.5.1 纠缠态的描述  15
    1.5.2 几种简单的量子纠缠态  15-18
第二章原子与腔QED相互作用  18-22
  2.1 原子与经典场的相互作用  18-19
  2.2 原子与量子化腔场的共振相互作用  19-20
  2.3 原子与腔场的非共振(大失谐)相互作用  20-22
第三章量子态纯化及其实现  22-36
  3.1 单量子比特纯化  22-31
    3.1.1 两个单量子比特纯化  22-26
    3.1.2 两个单量子比特纯化的腔QED实现  26-31
  3.2 量子纠缠纯化  31-36
    3.2.1 Bell态纠缠纯化  31-35
    3.2.2 Bell态纠缠纯化的腔QED实现  35-36
第四章纯化在量子隐形传态中的应用  36-43
  4.1 混态时的隐形传态  36-39
    4.1.1. 理想情况下的隐形传态  36-37
    4.1.2. 未知态为混态纠缠通道为纯态  37
    4.1.3. 未知态为纯态纠缠通道为混态  37-38
    4.1.4. 未知态和纠缠通道都为混态  38-39
  4.2 纯化后的隐形传态  39-43
    4.2.1. 只纯化未知量子态  39
    4.2.2. 只纯化纠缠量子通道  39-41
    4.2.3. 同时纯化未知量子态和纠缠量子通道  41-43
第五章总结与展望  43-44
参考文献  44-48
致谢  48-49
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  49

量子态纯化的腔QED实现

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