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基于法拉第旋转机制和腔QED系统制备纠缠态和实现相位门

作　者: 梁鸿辉
导　师: 李兴华
学　校: 福建师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 法拉第旋转腔QED GHZ态 cluster态光子相位门
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 22次
引　用: 0次
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内容摘要

随着经典信息系统的不断发展和完善,其规模和集成度都已接近到了开发极限,再往下则会表现出越来越明显的量子效应。量子信息科学就是在这种背景下应运而生的。作为新一代的高新技术,它主要包括量子计算、量子通讯两大信息技术。量子纠缠是研究量子通讯的重要手段,特别是多比特的量子纠缠态,经常用作量子通讯的基本信道。而相位门是实现量子计算的必不可少的元件。因此量子纠缠态和相位门的研究对量子信息科学具有重要的意义。腔QED在量子信息过程中一直扮演着重要的角色,因为它是具体实现的理想平台。而法拉第旋转机制在腔QED中的应用,使得很多量子信息过程都可以在低品质腔中完成,并且还不需要很强的耦合。这将大大的降低实验的难度。因此,研究基于法拉第旋转机制和腔QED的量子信息过程具有重要意义,本人也把它作为硕士学位论文的研究课题,所取得的研究结果主要包括以几个方面方面：1、基于法拉第旋转机制和腔的输入输出关系理论,提出了一个制备GHZ态的方案。在这个方案中n个原子分别囚禁在n个低品质腔中,并且原子与腔之间不需要强耦合。每一个步骤都只是单光子与原子-腔系统相互作用,最后也只是探测一个光子而不需要进行多光子探测,这比那些需要两个甚至更多个光子探测器的方案更有效,实验上也更容易实现。在理想的条件下,本方案的成功几率是1。2、同样是基于法拉第旋转机制和腔QED系统,并通过适当改造制备GHZ态的方案,提出了一个制备N个原子的一维和二维的cluster态的方案。在制备过程中为使激发态没有布居我们把信息编码在基态,这样可以很好的抑制自发辐射。本方案的优点在于对腔的品质要求很低,这使得本方案在实验上能较好的实现,并且有较高的成功概率。3、在低品质腔和非强耦合的情形下,我们提出了一个实现两比特光子相位门的方案。本方案对实验条件要求较低。在如今的单光子源技术条件下,在短时间内可以通过重复实验步骤直至成功来实现光子的相位门。

全文目录

中文摘要  2-4
Abstract  4-6
中文文摘  6-8
目录  8-9
绪论  9-17
第一章基于法拉第旋转的量子信息过程和相位门的实现  17-29
  第一节引言  17
  第二节基于低品质腔的输入输出关系  17-19
  第三节光子极化的法拉第旋转机制  19-21
  第四节低Q腔中的量子信息过程  21-26
  第五节实现原子比特的相位门  26-29
第二章基于法拉第旋转和腔QED制备GHZ态和cluster态  29-39
  第一节背景介绍  29
  第二节理论模型  29-30
  第三节 N原子GHZ态的制备  30-34
  第四节制备N原子cluster态  34-37
  第五节讨论与总结  37-39
第三章基于法拉第旋转实现光子相位门  39-45
  第一节背景介绍  39-40
  第二节基本模型  40-41
  第三节双光子相位门的实现  41-43
  第四节讨论与小结  43-45
第四章结论  45-47
参考文献  47-53
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  53-55
致谢  55-57
个人简历  57-59

基于法拉第旋转机制和腔QED系统制备纠缠态和实现相位门

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