论文题目: 量子信息处理的原理和光学实现的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 理论物理
作者: 周兰
导师: 匡乐满
关键词: 量子纠缠,量子博弈,量子隐形传态,量子态鉴别,压缩态,相干态,分束器,波片,介质
文献来源: 湖南师范大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着信息技术和量子力学的发展,以量子力学为基本规律的量子信息学逐渐形成。由于量子力学的叠加原理大幅度的提高了计算效率,而且量子力学的非经典相关使得真正的保密通讯(永远不会被破译)成为可能,量子信息学倍受关注,并成为当今学术界非常关心的热门领域。量子信息的核心旨在巧妙地利用量子相干性(对多粒子系统表现为量子纠缠)对信息的新型载体——量子比特进行操纵控制,以非常规的方式进行信息的编码、存储和传递。如今理论上对量子信息处理的探讨进行得如火如荼,为了证明在信息操纵和信息传输上量子力学具有着非常巨大的潜力,人们也急切的寻找着能实现量子信息处理的物理系统。过去几十年中,由于光学系统在量子工程上的深厚基础以及光学探测技术的发展,光学系统早已成为检验量子力学基本原理的重要系统,如今又自然的成为了实现量子信息处理的首选系统。 本文研究典型纠缠态的产生与制备、纠缠的量度和纠缠的传送,以及以纠缠为基础的几个典型量子信息处理过程(包括量子隐形传态、量子博弈和量子无错鉴别)的光学实现。本文的主要创新结果如下: 1、利用量子比特的单光子表示,提出了实现包括Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)态在内的两个量子比特的任意纠缠态的量子隐形传态的全线性光学实现方案。我们使用的线性光学元件分别是分束器、相移器和波片。这种全线性光学实现方案是基于单光子路径和极化都可以表示量子比特。该方案中我们总共使用了五个量子比特,其中四个是单光子的路径量子比特,一个是单光子的极化量子比特。 2、通过非线性光学元件与线性光学元件的组合,首次提出了一种
论文目录:
§0.1 中文摘要
§0.2 英文摘要
第一章 绪论
第二章 量子信息的基本原理
§2.1 量子位
§2.2 量子逻辑门
§2.3 量子不可克隆(No-cloning)定理
§2.4 量子纠缠
§2.5 量子密集编码
§2.6 量子隐形传态
§2.7 量子计算
第三章 实现量子信息处理的基本光学元件
§3.1 分束器
§3.1.1 经典处理
§3.1.2 对称分束器
§3.1.3 Heisenberg表象中分束器的量子处理
§3.1.4 Schr(o|¨)dinger表象中分束器的量子处理
§3.1.5 分束器的偏振特性
§3.2 2N端口仪器
§3.3 偏振器件
§3.3.1 偏振分束器
§3.3.2 波片
§3.3.3 偏振片
第四章 纠缠态的量子隐形传态的光学实现
§4.1 利用GHZ态传递未知EPR态
§4.2 传递未知EPR态的线性光学实现
§4.3 小结
第五章 量子博弈的光学实现
§5.1 PQ博弈及其光学实现方案
§5.2 囚徒困境博弈及其量子化
§5.3 量子囚徒困境博弈的两光子实现
§5.4 量子囚徒困境博弈的单光子实现
§5.5 小结
第六章 量子态无错鉴别的光学实现
§6.1 量子态的无错鉴别
§6.2 直和空间的量子态无错鉴别
§6.3 直积空间的量子态无错鉴别
§6.4 小结
第七章 纠缠压缩真空态的制备
§7.1 压缩真空态
§7.2 纠缠压缩真空态的制备
§7.3 小结
第八章 高维纠缠相干态的纠缠度
§8.1 量子纠缠的度量方式
§8.1.1 部分熵纠缠度
§8.1.2 结构纠缠度
§8.1.3 可提纯纠缠度
§8.1.4 相对熵纠缠度
§8.2 高维纠缠相干态的纠缠度
§8.2.1 线性独立的对称态
§8.2.2 两体高维纠缠相干态的纠缠度
§8.3 小结
第九章 高维纠缠相干态的量子隐形传态
§9.1 谐振子相干态
§9.2 高维纠缠相干态的量子隐形传态
§9.3 小结
第十章 总结
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
湖南师范大学学位论文原创性声明
发布时间: 2005-08-29
参考文献
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