量子信息在腔QED中的传送

论文摘要

量子信息学是量子力学和信息科学相结合的产物，它主要利用微观粒子作为载体，凭借量子力学所特有的一些性质解决一些经典信息所不能够完成的信息处理功能，充分显示了经典信息科学无法比拟的优势。量子信息学主要包括量子通信和量子计算两个部分，其中量子通信是量子信息学的重要分支，包括量子隐形传送、量子密集编码、量子秘密分享等。为了对量子信息进行处理，我们需要构造能对量子比特操作的量子硬件，其中腔量子电动力学(腔QED)方案是最有前景的量子硬件设计方案之一。腔QED进行量子信息处理操作简单，利用微腔结构可使其扩展、集成。目前，人们对量子信息处理过程的研究主要还是停留在理论阶段，所以寻找更有利于实验实现的量子信息处理过程对量子信息的发展具有非常重要的意义。在量子信息学中，量子态的传送是其中一个非常重要的研究领域，本文研究了基于腔QED技术实现量子信息的传送过程，同时对SQUIDs和腔场的相互作用也进行了一些初步研究，取得如下结果1、提出了基于原子和腔场的大失谐相互作用传送未知两原子纠缠态和两原子直积态的方案，并且我们的方案可以推广到传送N个原子的情况。我们的方案不需要贝尔态测量。同时该方案仅包含原子和腔场的大失谐相互作用，可以有效克服光场消相干影响，而且在原子通过腔的过程中，腔场只是虚激发，不需要在原子和腔之间传递量子信息，这样对腔的品质因子的要求大大的降低了。2、提出了基于单原子和腔场共振相互作用传送双模腔场纠缠态的方案，我们的方案既不需要贝尔态测量，也不需要任何操作重构纠缠初态，并且传送成功地概率为1，并且可以在腔场和腔场之间建立一个传送量子信息的量子网络。该方案也可以推广到传送N个模腔场纠缠态的情况。同时这个方案也可以用来成功地传送未知两原子纠缠态，也可以在原子和原子之间建立传送量子信息的量子网络，并推广到传送N个原子纠缠态的情况。3、提出了基于单原子和腔场的共振相互作用传送未知两原子直积态的方案，这个方案不需要贝尔态测量，也不需要任何操作重构纠缠初态，并且传送成功的概率为100％。同时该方案能够推广到传送n个原子的直积态。4、提出了基于多个原子同时和腔场发生共振作用传送未知两原子纠缠态的方案。这个方案仅包含多个原子和腔场的相互作用，腔场不用来存储量子信息，并且原子和腔场作用时间极短，量子信息可以直接地、百分之百地进行传送。5、提出了基于SQUIDs和腔场的大失谐相互作用传送量子信息的方案，此方案可以直接地、百分之百地实现量子信息的传送。该方案中腔场和SQUIDs系统之间没有量子信启、的传递，腔场只是虚激发，这样对腔的品质因子的要求大大的降低了。同时也可以在SQUIDs之间建立传送量子信息的量子网络。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 第二章 量子纠缠及其应用
• 2.1 量子纠缠态的概念
• 2.2 量子纠缠态的制备
• 2.3 量子纠缠态的应用
• 2.3.1 量子密集编码
• 2.3.2 量子密钥
• 第三章 量子隐形传送
• 3.1 引言
• 3.2 量子隐形传送的基本理论
• 3.2.1 量子隐形传送的基本思想
• 3.2.2 量子隐形传送的基本原理
• 3.2.3 量子隐形传送的基本过程
• 3.2.4 量子隐形传送过程的几点说明
• 3.3 量子隐形传送的腔QED方案
• 3.3.1 传送一个未知原子态的腔QED方案
• 3.3.2 传送一个未知两原子纠缠态的腔QED方案
• 第四章 量子信息的传送
• 4.1 引言
• 4.2 传送量子信息的腔QED方案
• 4.2.1 基于原子和腔场大失谐相互作用的量子信息传送方案
• 4.2.2 基于原子和腔场共振相互作用的量子信息传送方案
• 4.3 基于腔—SQUIDs系统传送量子信息的方案
• 4.4 小结
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果