量子资源理论及其实验研究
发布时间：2024-06-11 05:06
量子信息兴起于20世纪80、90年代,是信息学和量子物理学的交叉学科。量子信息学将信息编码成量子态,并研究如何以完全不同于经典机制的“量子”方式处理和操纵这些信息来获得经典信息学不具备的绝对安全性和超快计算速度等优势。从量子通信到量子计算,当需要对比不同方案的资源消耗及优劣时,我们需要一个量化的量子资源理论作为强有力的框架来量化一个所需的量子效应,开发新的探测协议,并优化其在特定量子信息过程中的优化应用。广义上来说,量子资源理论就是研究信息在某些特定操作下是如何定量转化的。迄今为止,人们对量子纠缠、量子相干性、纯度、热力学和非对称性等量子资源进行了深入的研究。量子相干性,量子叠加性的物理本质,是区分量子物理学和经典物理学的最基本的性质。它使得量子信息科学及其衍生出的量子技术拥有相应的经典信息学和技术所无法比拟的优越性,比如量子通讯的理论安全性;量子计算的超快速度;量子精密测量超越经典极限的精度等。近年来,量子资源理论激发了人们对局域化系统中长期存在的非经典性概念的深入研究,其中量子相干性资源理论的发展引起了人们极大的关注。迄今为止,相干性资源理论已经在单物理系统和分布式系统中得到了广泛...
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
参考文献
第二章 量子相干性的资源理论及其实验验证
2.1 量子相干性资源理论的基本结构
2.1.1 非相干量子态
2.1.2 非相干量子操作
2.1.3 量子相干性的度量
2.2 量子相干性资源理论的操作性意义
2.2.1 量子态在非相干操作下的转化
2.2.2 量子比特在非相干操作下的转化:完全解决方案
2.2.3 单量子比特非相干转化的含义及应用
2.3 严格非相干操作的实验室实现
2.3.1 单量子比特态的实验室制备
2.3.2 严格量子非相干操作的实验室实现
2.3.3 单量子比特非相干转化的数据采集及处理
参考文献
第三章 分布式系统中量子相干性的资源理论及其实验验证
3.1 分布式系统中量子相干性资源理论的基本结构以及操作意义
3.1.1 分布式系统中的自由操作和自由量子态
3.1.2 辅助相干性蒸馏
3.1.3 单拷贝量子态的辅助非相干转化
3.2 分布式系统中量子相干性分布以及与量子关联的关系
3.2.1 量子相干性与量子纠缠的关系
3.2.2 量子相干性和非经典量子关联的关系
3.3 分布式系统中量子相干性资源理论的相关实验验证
3.3.1 辅助相干性提取的实验
3.3.2 辅助非相干量子态转化的实验
3.4 相干性和量子失谐的循环转化
3.4.1 相干性和量子失谐的循环转化:理论协议
3.4.2 相干性和量子失谐的循环转化:实验验证
参考文献
第四章 量子相干性资源理论在检测非马尔可夫性中的应用
4.1 开放量子系统演化理论的简要综述
4.2 量子相干性的度量在检验非马尔可夫性中的应用:理论框架
4.2.1 量子相干性标定非马尔可夫性:已有理论结果
4.2.2 量子相干性标定非马尔可夫性:新理论结果
4.3 基于光学系统实验实现基于相干性度量的非马尔可夫检测
参考文献
第五章 集体测量在减少投影测量对相干性的破坏中的应用
5.1 量子热力学系统中能量的估计:理论背景介绍
5.2 利用可分离的集体测量来部分减少投影测量的反作用的实验演示
5.2.1 可分离集体测量的实验协议
5.2.2 可分离集体测量的实验装置
5.2.3 可分离集体测量的实验结果
5.3 利用最优两比特集体测量来最大化减少投影测量的反作用
5.3.1 最优两比特集体测量的理论设计
5.3.2 最优两比特集体测量的实验装置
5.3.3 最优两比特集体测量的实验结果
参考文献
第六章 总结与展望
附录A
A.1 量子态非相干转化的相关定理的证明
A.2 严格量子非相干操作的实验实现
参考文献
附录B
B.1 单拷贝辅助非相干态转化相关定理的证明
参考文献
附录C
C.1 量子相干性用于检测非马尔可夫性中相关定理的证明
参考文献
附录D
D.1 量子集体测量的理论细节
D.2 量子集体测量的实验细节
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
本文编号：3992451
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
参考文献
第二章 量子相干性的资源理论及其实验验证
2.1 量子相干性资源理论的基本结构
2.1.1 非相干量子态
2.1.2 非相干量子操作
2.1.3 量子相干性的度量
2.2 量子相干性资源理论的操作性意义
2.2.1 量子态在非相干操作下的转化
2.2.2 量子比特在非相干操作下的转化:完全解决方案
2.2.3 单量子比特非相干转化的含义及应用
2.3 严格非相干操作的实验室实现
2.3.1 单量子比特态的实验室制备
2.3.2 严格量子非相干操作的实验室实现
2.3.3 单量子比特非相干转化的数据采集及处理
参考文献
第三章 分布式系统中量子相干性的资源理论及其实验验证
3.1 分布式系统中量子相干性资源理论的基本结构以及操作意义
3.1.1 分布式系统中的自由操作和自由量子态
3.1.2 辅助相干性蒸馏
3.1.3 单拷贝量子态的辅助非相干转化
3.2 分布式系统中量子相干性分布以及与量子关联的关系
3.2.1 量子相干性与量子纠缠的关系
3.2.2 量子相干性和非经典量子关联的关系
3.3 分布式系统中量子相干性资源理论的相关实验验证
3.3.1 辅助相干性提取的实验
3.3.2 辅助非相干量子态转化的实验
3.4 相干性和量子失谐的循环转化
3.4.1 相干性和量子失谐的循环转化:理论协议
3.4.2 相干性和量子失谐的循环转化:实验验证
参考文献
第四章 量子相干性资源理论在检测非马尔可夫性中的应用
4.1 开放量子系统演化理论的简要综述
4.2 量子相干性的度量在检验非马尔可夫性中的应用:理论框架
4.2.1 量子相干性标定非马尔可夫性:已有理论结果
4.2.2 量子相干性标定非马尔可夫性:新理论结果
4.3 基于光学系统实验实现基于相干性度量的非马尔可夫检测
参考文献
第五章 集体测量在减少投影测量对相干性的破坏中的应用
5.1 量子热力学系统中能量的估计:理论背景介绍
5.2 利用可分离的集体测量来部分减少投影测量的反作用的实验演示
5.2.1 可分离集体测量的实验协议
5.2.2 可分离集体测量的实验装置
5.2.3 可分离集体测量的实验结果
5.3 利用最优两比特集体测量来最大化减少投影测量的反作用
5.3.1 最优两比特集体测量的理论设计
5.3.2 最优两比特集体测量的实验装置
5.3.3 最优两比特集体测量的实验结果
参考文献
第六章 总结与展望
附录A
A.1 量子态非相干转化的相关定理的证明
A.2 严格量子非相干操作的实验实现
参考文献
附录B
B.1 单拷贝辅助非相干态转化相关定理的证明
参考文献
附录C
C.1 量子相干性用于检测非马尔可夫性中相关定理的证明
参考文献
附录D
D.1 量子集体测量的理论细节
D.2 量子集体测量的实验细节
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
本文编号：3992451
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/3992451.html
