量子纠缠浓缩和量子路由器研究

发布时间：2017-09-16 10:15

  本文关键词：量子纠缠浓缩和量子路由器研究

  更多相关文章： 量子信息处理 级联Greenberger-Horne-Zeilinger态 纠缠相干态 纠缠浓缩 量子路由器

【摘要】：量子信息处理是一门横跨物理学与信息科学的交叉学科,为人们提供了全新的处理信息的手段和方法。量子纠缠在量子通信与量子计算领域中都扮演着极其重要的角色,已广泛应用于量子隐形传态、量子密钥分发、量子安全直接通信等领域。然而,由于量子态的脆弱性,在实际应用中不可避免的要与周围环境发生相互作用而产生退相干。退相干会使得最大纠缠态退化为部分纠缠态甚至是混合态,这将严重影响量子通信及量子计算的质量与效率。纠缠浓缩就是将部分纠缠态通过局域操作和经典通信恢复到最大纠缠态的一种方法。Concatenated Greenberger-Horne-Zeilinger(C-GHZ)态是在Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态的基础上发展而来的一种具有高容错性的量子态。C-GHZ态实际上是一种逻辑比特纠缠态,广泛应用于量子高精度测量、量子容错计算、量子分布式网络及其它量子通信及量子计算中。本文首先对几种经典的纠缠浓缩模型进行简单的介绍,在此基础上,介绍本文的研究工作:一、提出基于控制非门(CNOT门)的C-GHZ态的纠缠浓缩模型。这是第一个关于逻辑比特纠缠的浓缩方案。本方案分别讨论了两种情形下如何具体的进行纠缠的浓缩。本文将该方案推广到任意形式C-GHZ态的纠缠浓缩中。本方案还可实现循环浓缩逐步提高浓缩的成功概率。二、提出在线性光学中,使用极化分束器PBS及光子探测器来实现部分纠缠C-GHZ态的纠缠浓缩。本方案中使用的全部器件均为线性光学器件在现实条件下可进行实验的验证。本方案同样可应用于浓缩任意形式的C-GHZ态。三、提出针对纠缠相干态的纠缠浓缩方案。本文首先使用简单纠缠相干态分析浓缩过程,并进一步将该方案推广到多模纠缠相干态的纠缠浓缩中。本文的另一个研究重点是量子路由器。量子路由器是量子通信中的一个非常重要的器件。它是构建量子通信网络的必备器件,是量子网络中的关键节点。本文首先对经典的量子路由器的构建模型进行分析和总结。然后,本文提出具体可行的基于线性光学的多端口量子路由器的构造方案。
【关键词】：量子信息处理 级联Greenberger-Horne-Zeilinger态 纠缠相干态 纠缠浓缩 量子路由器
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN918;O413
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 本文的主要工作及内容安排10-12
• 第二章 经典纠缠浓缩及量子路由器模型12-27
• 2.1 量子态与量子纠缠12
• 2.2 经典纠缠浓缩方案介绍12-17
• 2.2.1 基于Schmidt投影的纠缠浓缩方案13-14
• 2.2.2 基于线性光学的未知量子态的纠缠浓缩方案14-15
• 2.2.3 基于单粒子辅助的纠缠浓缩方案15-17
• 2.3 量子路由器构造方案17-26
• 2.3.1 基于线性光学的可编程量子路由器17-19
• 2.3.2 基于线性光学的资源节约型量子路由器19-23
• 2.3.3 可调谐相位门改进的资源节约型量子路由器23-25
• 2.3.4 资源节约型的多比特量子路由器25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 基于CNOT门的C-GHZ态的纠缠浓缩27-41
• 3.1 引言27-28
• 3.2 未知系数的C-GHZ态的纠缠浓缩28-32
• 3.3 已知纠缠系数C-GHZ态的纠缠浓缩32-35
• 3.3.1 单逻辑比特辅助的C-GHZ态的纠缠浓缩32-34
• 3.3.2 单物理比特辅助的C-GHZ态的纠缠浓缩34-35
• 3.4 任意C-GHZ态的纠缠浓缩35-37
• 3.5 C-GHZ态的循环浓缩37-39
• 3.6 本章小结39-41
• 第四章 基于线性光学的C-GHZ态的纠缠浓缩41-57
• 4.1 引言41
• 4.2 未知系数的C-GHZ态纠缠浓缩41-50
• 4.2.1 当m=N=2 时的C-GHZ态的纠缠浓缩41-44
• 4.2.2 当m=3、N=2 时的C-GHZ态的纠缠浓缩44-47
• 4.2.3 任意m、N的C-GHZ态的纠缠浓缩47-50
• 4.3 已知系数的C-GHZ态纠缠浓缩50-56
• 4.3.1 当m=N=2 时的C-GHZ态的纠缠浓缩50-52
• 4.3.2 当m=3、N=2 时的C-GHZ态的纠缠浓缩52-54
• 4.3.3 任意m、N的C-GHZ态的纠缠浓缩54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 纠缠相干态的纠缠浓缩57-62
• 5.1 引言57
• 5.2 未知纠缠相干态的纠缠浓缩57-59
• 5.3 单相干态辅助的纠缠浓缩59-60
• 5.4 本章小结60-62
• 第六章 基于线性光学的级联型多端口量子路由器62-72
• 6.1 引言62
• 6.2 两端口量子路由器62-63
• 6.3 多级级联量子路由器63-66
• 6.4 利用可调谐相位门改进的多端口量子路由器66-69
• 6.5 多比特多级量子路由器69-70
• 6.6 本章小结70-72
• 第七章 总结与展望72-75
• 7.1 内容总结72-74
• 7.2 研究展望74-75
• 参考文献75-79
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文79-80
• 致谢80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 乔建生,闫凤利;多体纠缠相干态的量子隐形传输[J];河北师范大学学报;2003年02期

2 杨雄,向少华,宋克慧;利用腔QED技术传送纠缠相干态[J];怀化学院学报;2003年05期

3 龚仁山;相空间中对称的纠缠相干态的纠缠量[J];南昌大学学报(理科版);2004年03期

4 蔡新华,郭杰荣,聂建军;制备纠缠相干态的准贝尔基(英文)[J];湖南文理学院学报(自然科学版);2005年03期

5 吴炜;孟少英;陈希浩;张静;苏宇;;光子加纠缠相干态的非经典性质[J];辽宁大学学报(自然科学版);2006年01期

6 童朝阳;廖洁桥;;纠缠相干态的制备(英文)[J];量子光学学报;2006年02期

7 陈美锋;;驱动单个原子制备纠缠相干态[J];福州大学学报(自然科学版);2006年04期

8 吴松安;;纠缠相干态的和压缩与差压缩[J];湘潭师范学院学报(自然科学版);2008年04期

9 何带果;董裕力;方建兴;钱丽;胡洁;;纠缠相干态的制备(英文)[J];量子电子学报;2011年04期

10 张晓燕;王继锁;;相空间中对称的纠缠相干态及其非经典特性[J];物理学报;2011年09期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 孙勇;满忠晓;夏云杰;;三体纠缠相干态的隐形传态[A];第十三届全国量子光学学术报告会论文摘要集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 刘京;量子度量学[D];浙江大学;2015年

2 井晓幸;量子Fisher信息和量子度量学[D];浙江大学;2016年

3 宋思谕;量子光学系统的纠缠及其应用[D];清华大学;2013年

4 郭裕;多模电磁诱导透明理论及其应用研究[D];湖南师范大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 屈长城;量子纠缠浓缩和量子路由器研究[D];南京邮电大学;2016年

2 何带果;纠缠相干态的制备[D];苏州大学;2011年

3 许兰;激发纠缠相干态的非经典特性研究[D];湖南师范大学;2006年

4 穆青霞;基于腔QED的纠缠相干态的制备[D];大连理工大学;2007年

5 周冬林;两模激发纠缠相干态及其纠缠特性研究[D];湖南师范大学;2008年

6 陈慧娜;基于光学器件量子隐形传送纠缠相干态和纠缠压缩态的研究[D];华东师范大学;2009年

7 刁春波;基于纠缠相干态的量子密钥分发[D];延边大学;2010年

8 刘传龙;量子计算的腔QED实现方案的研究[D];温州大学;2007年

9 孙勇;纠缠相干态的量子信息学研究[D];曲阜师范大学;2009年

10 杨志刚;噪声环境下纠缠相干态的量子关联特性[D];华东师范大学;2015年

，

本文编号：862432