固态量子存储器及其在量子中继器的应用研究

发布时间：2017-06-22 06:11

  本文关键词：固态量子存储器及其在量子中继器的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：量子中继器是量子网络走向实用的基础,而量子中继器里面的核心部件是量子存储器。但是由于不可克隆定理,使得光量子态的存储不同于经典信息的存储。至今,通过诸多努力,一系列的量子态存储方案被提出,包括法拉第旋转技术、电磁诱导透明技术、非共振拉曼技术以及光子回声技术等。近来,由于光子回声技术在固态材料中存储效率和多模存储能力等方面的优势,使得它被广泛应用。而纠缠态作为量子信息传输的重要效应,在信息传输的过程中显示出了不可替代性。由于DLCZ方案的提出,纠缠态的远距离传输变为可能,它依靠简单的物理系统就达到了实现量子中继器的要求。所以量子中继器中加入了可以产生纠缠光子对的光子源。但是在量子中继器中设置纠缠光子源制备纠缠光子对,并没有那么容易,这就会对实际应用带来很大的限制。针对这个问题,寻找一个新的方案就变得很有必要。本文从光与原子相互作用的原理出发,推导出光与原子随时间的演化方程,并且详细的分析了可控逆非均匀展宽(CRIB)存储技术。在此基础上,利用DLCZ方案中原子系综产生纠缠的思想,提出了一个利用单光子实现固态存储器之间纠缠的方案,对传统量子中继器做了改进。在该方案中,两个光子分别与相应的固态存储器作用,通过作用形成纠缠,然后通过分束器将两个光子的状态进行混合进而实现纠缠交换。而固态存储器纠缠产生的过程中,通过对探测器是否可以成功探测到光子进行详细的推导,最后推算出可以使该方案成立的结论。我们的结果在理论上和实验室都是很有意义的,因为它一方面可以节约量子资源,另一方面还可以简化实验的操作。
【关键词】：量子中继器 单光子 CRIB协议 存储器纠缠 DLCZ方案
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O413;TP333
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.量子中继器10-14
• 1.1 量子通信的工具10-11
• 1.2 量子中继器中的量子存储器11-14
• 2.光量子态存储14-15
• 3.论文的主要工作和研究意义15-17
• 第二章 光量子存储的物理机制及其存储方案17-32
• 1.光与原子的相互作用17-19
• 2.光量子存储的物理机制19-24
• 2.1 光与二能级原子的相互作用19-22
• 2.2 布洛赫球表示22-24
• 3.光量子存储的方案24-31
• 3.1 吸收的过程25-27
• 3.2 向前读取的过程27-29
• 3.3 向后读取的过程29-31
• 4.小结31-32
• 第三章 实现量子存储的几种物理体系32-42
• 1.原子蒸气系综32-33
• 2.稀土离子掺杂结晶的原子系综33-39
• 3.小结39-42
• 第四章 利用单光子实现固态存储器之间的纠缠42-55
• 1.基于拉曼散射的量子中继技术42-47
• 1.1 纠缠产生42-45
• 1.2 纠缠交换45-47
• 2.基于单光子测量的量子中继技术47-53
• 2.1 纠缠产生47-48
• 2.2 纠缠探测48-53
• 3.小结53-55
• 第五章 总结和展望55-57
• 1.总结55
• 2.展望55-57
• 参考文献57-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间发表的学术论文目录68

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本文编号：470925