文档介绍：曲阜师范大学
硕士学位论文
线性光学器件和量子纠缠的研究
姓名:宋朋
申请学位级别:硕士
专业:理论物理
指导教师:夏云杰
20040401
要摘上世纪年代以来,作为一门新兴学科,以量子计算机和量子通信为按照量子力学原理进行计算或操作,从而使量子信息学比经典信息学更具有年,、和岢隽酥腅佯谬。量子纠干态产生的纠缠态极其接近,这表明纠缠的产生和纠缠度的大小主要依赖于主要内容的量子信息学日益发展起来。量子信息学以量子位作为信息载体,优越性。比如,利用量子态具有相干叠加特性构造出量子并行计算。它可以有效的解决如大数的因式分解,复杂量子系统的模拟等问题。再者,由量子态不可克隆的特性产生了量子密码学。量子密码学原则上能够提供不可破译、不可窃听的保密通信体系,这是最安全的通讯体系。量子通信是量子信息学的一个主要部分,目前主要涉及量子隐形传态、量子密集编码、量子秘密共享和量子密钥分享等方面。缠态的概念由此产生。量子纠缠是量子力学最突出的性质之一,它在量子信息学中的各个领域都具有重要的作用。它不仅能够辨别量子力学与局域性隐变量理论,而且还使量子信息得以实际运用。同时,由于量子纠缠态对这些实际运用的关键性作用,促使更多的人去研究量子纠缠态的产生牙口操作。分束器是一种简单的、可利用的线性光学器件,它能够在一定条件下使输出态光场产生纠缠。本文主要研究了对用无损耗分束器和奇偶相干态来产生量子纠缠态,以及对分束器产生的量子纠缠态进行投影测量。论文的主要内容有下面两部分:芯苛似媾枷喔商诹孔有畔⒘煊虻挠τ谩H舴直鹨哉婵仗推婊蚺相干态作为分束器的两个输入态,得到的输出态具有量子纠缠性质。真空态和奇相干态经过分柬器后能够产生量子纠缠态,其纠缠度与由真空态和偶相输入态非经典性的强弱。若以奇偶相干态分别作为分束器的两个输入态,其输出态将得到更为复杂的量子纠缠。芯苛硕苑质鞑牧孔泳啦型队安饬康男灾省R鹣龋颐曲阜师范大学硕士学位论文、
在二输出端放置一个光子探测器对分束器的输出态进行的投影测出奇相干态。再者,我们将单光子态燮媾枷喔商淙敕旨砥鳎扑悴⒎将真空态输入分束器的一个输入端,将奇或偶相干态输入另一个输入端,并量。结果发现:若在其÷输出端的探测器探测到偶数个光子,那么涑龆的态依然保持与输入态相同的性质;若探测器探测到奇数个光子,那么出端的态则发生反转,即输入奇相干态则输出偶相干态,输入偶相干态则输析涑龆说氖涑鎏难顾鹾头淳凼灾省关键词:量子信息分束器量子纠缠非经典性质曲阜婵蓖大学硕士学位论文
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第一章前言§量子信息和量子纠缠简介年代以来,以量子计算机和量子通信为主要内容的量子信息论要包括量子网络和量子门孔铀惴╗和量子计算机的实现等内容。现在已经提出多种构造量子计算机的方案,如腔量子电动力学桨胱于錥方案,线性量子光学器件方案和核磁共振方案等。对量子通信难芯恐饕0孔右未孔泳啦换缓土孔用苈氲确岣荒谌荨量子信息学还对量子力学基础问题,如量子纠缠嵌ㄓ蛐院土孔硬饬等进行重新审视和研究。其中,量子计算机和量子隐形传态丫晌9系到国防、科研、通信等多领域的重要研究方向。量子纠缠态的制备问题是量子计算机和量子隐形传态研究的基础。因此,如何制备更好的可利用的量子纠缠态必然成为研究的重点。子纠缠态的概念由此产生。年,定理的提出使得量子理论与局域性隐变量理论预言的差别能够通过实验来验证。人们开始想到把纠缠这一非经典特性应用到信息科学和计算机科学中去。年第一个基于纠缠态的量子加密协议的提出到它的实验实现;从年量子图灵机模型的提出,年算法的提出,年算法的提出到它的核磁共振实验演示;从年量子隐形传态协议的提出到年首次实验实现,量子信息学这一跨学科的综合性研究领域在过去的近年中的发展盛况空前,硕果累累。从而对作为量子信息学基础的量子纠缠态的进一步定性和定量研究也必须提到日程上来。量子纠缠由于其在量子信息学中的重要地位,已经得到广‘泛的重视和深曲阜师范大学硕士学位论文当前国际上十分热门而又激动人心的新的研究方向。对量子计算机的研究主年,、和岢隽酥腅佯谬A入的研究。并且在理论和实验上都取得了重大的突破。制备性能更好、更易实现的量子纠缠态是发展量子信息学实际运用的前提和基础。
§分束器的处理方法脚四三币徽“】我们分别用舀和若描述无损耗同步分束器的两个输入端,用占和孑描述分输入分束器中,通过对分束器的输出态性质的研究,认为分束器产生量子纠缠态与输八态的非经典性质之间有着重要的联系。他推测:输入态的非用痶表示分束嚣的反射系数和透射系数图分束器示意图则分束器的变换算符梢员硎疚其中,≯,一庐:是反射光场与透射光场