光子纠缠在量子信息处理中的应用

发布时间：2021-03-30 04:48

　　量子力学是物理理论和实验的重要基石,可用于解决自然界中的许多基础问题。特别是纠缠系统的非局域性关系与人们对客观实在性和局域性的常识完全不相同,从而使得量子纠缠成为众多科学研究中至关重要的资源。到目前为止,量子纠缠已经被应用到许多量子信息处理协议中,例如量子隐形传态,超密集编码,量子密码,量子精密测量和量子计算。这些量子方案能够在性能上得到大幅度的提升,甚至超过经典物理中可能性的极限。在可预见的未来,此类基于量子纠缠的信息处理协议的大规模商业化实现是必不可少的。为了在实际环境中实现它们,人们不得不面对一系列关键技术的挑战,包括量子纠缠的生成,操控和测量。现在已经有许多方法可以获得量子纠缠,其中纠缠光子是代表性的可用资源。得益于当前光学设备相关技术的突飞猛进,光子纠缠的完全操控能够相对容易地被实现。本文的目的是为完全操控光子纠缠提供可行的方案,并为量子框架中全新的实际应用创造机会。为此,本文的主要研究可以概括为:·通过在偏振分束器上叠加四种纠缠对生成概率,利用时间反向的Hong-Ou-Mandel干涉将无法分辨的光子确定地分离到不同的空间模式中,而这个过程没有常见的波长可分辨的要求。本文提... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．２：基于光子偏振的量子密钥分发协议

以用来产生正交的偏振态。如果入射的光源是处于Ａ或者Ｄ偏振态，那么一个晶??体产生两个光子处于偏振态｜氏私＞，相应地另一个晶体将产生处于偏振??态的两个光子。如图３．２所示，两个ｐｐＫＴＰ晶体被共线沿着ｘ轴（也就是光束传??播方向）放置，第二个晶体被旋转９０度，入射的光线与ｙ，ｚ轴成４５度夹角。因??为ｔｙｐｅ－０晶体所产生的两个光子具有相同的偏振态，因此人们通常使用分色镜??２４??

为了能够更清晰地解释该方案，本文首先将它分成两小步：顺时针方??向３．３（ａ）和逆时针方向３．３（ｂ），每一个方向都是一个交叉晶体结构的纠缠光源。??这里本文首先描述理论模型，图３．３表示的是校准优化后的实验方案，优化细??节在３．３．３小节中描述。入射泵浦光束的偏振为（为了简单，本文忽??略概率归一化条件），因此在顺时针和逆时针方向产生ＳＰＤＣ过程的概率幅度相??同。对于顺时针方向而言，入射的泵浦光首先通过一个放置在与两个晶体ｚ轴形??成－２２．５°度的半波片朽，将水平偏振的光线转换成｜丑〉－｜＼／〉偏振态。因此??２６??


本文编号：3108891