地星量子隐形传态的实验研究

发布时间：2021-11-17 15:36

　　量子隐形传态作为一种崭新的信息传递方式,一直是科学家们的研究热点。依托分发的纠缠资源,结合经典信道,量子隐形传态可以将一个未知的量子态传递给另一方。在空间大尺度上实现量子隐形传态,不仅仅是构建全球化量子通信网络的重要一环,同时也会对分布式量子计算有重要意义。目前量子隐形传态的距离已经达到百公里量级,受限于地球曲率的影响,进一步在地面点对点之间进行更远距离的传递变得十分困难。依托卫星平台的地星量子隐形传态成为了一种必然的选择。作为国际上首次地面到卫星的上行量子隐形传态的尝试,在实验中面临着诸多挑战,诸如链路衰减大,相对运动发射接收装置之间的偏振补偿等诸多技术问题。本文针对这些问题,对上行量子通信链路进行了研究,提出了切实可行的解决方案,完成了地面到卫星的链路构建,并成功实现了地星量子隐形传态实验。本文首先实现了高偏振保真度、高效率的链路构建。在偏振保真方面,我们对双离轴抛物面结构的发射天线保偏性质进行分析,进一步对地面到卫星之间相对运动带来的偏振变化进行研究,提出了一套偏振补偿方案,成功实现了地星信道HV偏振大于0.995的保真度。在链路效率方面,通过对卫星动态跟踪闭环过程中,信号光发射... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２－２?Ｉｎｎｓｂｒｕｃｋ量子隐形传态实验图??

ｂ??Ｔ?Ａｎｃｉｙａｓ??图２－２?Ｉｎｎｓｂｒｕｃｋ量子隐形传态实验图??图片来源：［Ｂｏｕｗｍｅｅｓｔｅｒ?ｌ＂７】??这个实验和Ｂｅｎｎｅｔ等人构想的一样，利用脉冲激光器去泵浦ＢＢＯ产生纠缠??光源，继而分发给Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ，使得Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ之间共享最大纠缠态（图中的??光子２和光子３）。同时，通过反射镜使得泵浦光再次通过ＢＢＯ，产生另外一对??光子，使得其中一个作为触发光子，另外一个作为待传送态（图中的光子１）。光??子１和ＥＰＲ对中光子２做Ｂｅｌｌ基测量，并且将测量结果通过经典信道告知Ｂｏｂ。??通过测量ｆｌｆ２ｄｌ或者ｆｌｆ２ｄ２，他们能够得到最终的隐形传态的实验结果如下：??表２－１?Ｉｎｎｓｂｒｕｃｋ量子隐形传态实验结果??偏振?Ｆｈ?ｐ?ｐ?［ｎ?［Ｔ－??Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ?０６６?０６１?０６３?０６４?０．５７??数据来源：［Ｂｏｕｗｍｅｅｓｔｅｒ?ｌ＂７］??这个实验中，Ｂｅｌｌ测量的效率仅为２５％，在后续的实验中，效率提高到了?５０％。??由于实验方案的限制

取而是四子ＧＨＺ：??Ｉ?Ｉ?Ｈ＼?Ｉ?Ｈ＼?Ｉ?Ｈ＼?Ｉ?＋＼ＶＷ?Ｖ）２１?Ｖ＼?ＩＶ），??采用类似的方案，最后待传送粒子的状态会剩余的三方共同拥有。虽然存一定的信息冗余度，但是可以为日后的量子纠错服务。??当待传送态不仅仅是一个孤立的粒子时，例如是ＥＰＲ对中的一个粒子，量隐形传态再次展现出其有趣的一面。假定Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ共享２、１两个粒子的最纠缠态，同时Ａｌｉｃｅ和Ｃｈａｒｌｉｅ共享３、４两个粒子的最大纠缠态，则这四个粒的状态可以表述成：??ｋ），２３４?＝ｋ）１２＜８）ｋ）３４??＝＾?（Ｉ?＾），?Ｉ?＾）２?－?Ｉ?＾），?Ｉ?＾）２?）?＾?（Ｉ?Ｈ＼?Ｉ?－?Ｉ?Ｖ＼?Ｉ?）??４（ｌ４＞＋〉２３－ｋ〉１４ｋ〉Ｂ－ｋ＋〉＞＋〉２３＋ｋ＿〉＞Ｌ）??对Ａｌｉｃｅ手中粒子２，３进行联合的Ｂｅｌｌ测量，无论测量结果如何，Ｂｏｂ手中的粒１和Ｃｈａｒｌｉｅ手中的粒子４都将处于最大纠缠态。这个过程叫作量子纠缠交（ｑｕａｎｔｕｍ?ｓｗａｐｐｉｎｇ）。如图所示：??


本文编号：3501207