量子信息处理中弱测量的应用研究

发布时间：2020-05-14 20:59

【摘要】：在实际量子通讯和信息处理过程中,量子系统必然会与周边环境产生相互作用。如:在腔QED系统中,光学腔中受控原子与光场环境形成耦合。这样的环境使得承载量子信息的量子比特在动力学演化中会发生量子退相干或量子耗散,从而阻碍了规模化量子信息处理的实现。本文重点讨论光学腔中的受控原子系统,合理考虑结构化光场环境对量子信息处理的影响,研究基于光学技术的弱测量对量子网络通讯和量子参数测量精度的作用。本文的研究工作主要包括以下三个方面:首先,为了在结构化光场环境中实现量子网络通讯,本文提出了基于多路数据复用器的量子信息处理方案。它可以实现从任意输出端获取量子信息。此方案考虑了具有退振幅特征的光场环境,研究了一种广义局部测量对量子网络通讯的保护过程。广义局部测量作为一种更加普适的弱测量形式,本文发现它有利于提高量子信息的传输效率和量子参量估计精度。然后,本文提出了两种基于弱测量的量子参数测量方案,即平行参数化方案和连续参数化方案。通过对两种测量方案的定量比较,本文得到:在基于弱测量的连续参数化方案中,量子Fisher信息量的理论精度不但可以达到海森堡极限,而且方案可行性也非常高。以具有退振幅特征的光场环境为例,本文给出了这两种基于弱测量参数化方案的优化条件。最后,本文讨论了弱测量对加速腔QED系统的影响。在非惯性系下,加速腔QED系统的量子动力学演化可以利用Unruh信道描述,表现出Unruh效应。当一个静止的腔QED系统与这样的加速系统存在量子关联时,本文对静止的腔QED系统合理施加弱测量。弱测量将会抑制由Unruh效应引起的量子测量精度和量子关联的衰减,在一定程度上保护了量子信息。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O413;TN918

【参考文献】