基于弱交叉克尔介质的光学量子逻辑门

发布时间：2020-11-13 18:51

　　 二十世纪80年代,量子力学和信息科学结合产生了一门新的交叉学科—量子信息学,包括量子计算和量子通信。其中,量子计算因为其强大的并行计算能力,在面对日益增长的大规模计算任务时,具有远超经典计算的巨大优势,而成为一个世界性的研究热点。量子逻辑门是量子计算机最基础的构造单元中的一个,是实现量子计算的坚实基础,所以设计出合理可行的量子逻辑门是非常重要的。实现量子逻辑门的物理系统有很多,其中光学系统因为其诸多的优点,如光子不容易受到外界影响,光子很容易用分束器处理,线性光学器件简单易得等,而备受研究者们青睐。然而,光子之间难发生相互作用,成为用线性光学方法构造量子逻辑门的瓶颈,克尔介质的出现打破了这一瓶颈,它能使通过它的光子之间发生弱交叉克尔非线性效应,因此基于弱交叉克尔介质的光学量子逻辑门成为一个焦点课题。本文利用这种方案提出了双比特受控非门、三比特Toffoli门,实现这两种门的概率几乎是100%,而且不需要辅助光子,结构简单,在当前技术条件下就可以实现。本篇论文包括以下内容:第一章介绍了量子计算机的简述和量子计算机国内外研究进展,简述了基于弱交叉克尔介质的光学量子逻辑门的研究意义,最后给出了本文的结构安排。第二章介绍了构造量子逻辑门的预备知识,包括量子比特、量子纠缠、量子非克隆定理、线性光学元件、克尔介质的交叉克尔效应、量子非破坏性测量以及常用的量子逻辑门。第三章提出了两光子比特受控非门的实现方案,并且推导受控非门实现的详细步骤,然后对受控非门产生的错误判断概率进行分析,接下来对本方案中的一些问题进行分析讨论,最后对这种方案进行总结。第四章提出了一种基于克尔非线性效应的三比特控制控制非门,推导了控制控制非门实现的具体步骤,并进行分析总结。最后对全文进行了总结与展望。
【学位单位】：江西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O413;TP38;O43
【部分图文】：

相位片示意图

基于弱交叉克尔介质的光学量子逻辑门 2-1 所示，它是一个单输入单输出的线性光学器件一个附加的相移： i e。原理是光在不同率大的介质，光在介质里传播速度会变小。图 2-1 相位片示意图.2 分束器

11图 2-3 光的分束器实物图器是一个双端口输入双端口输出的光学元件（般是由金属膜或介质膜构成，它的作用是把一束偏振性，但是各条光束的光强度总和相等。当光以一定的概率反射或透射，如图 2 所示，a,b
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本文编号：2882508