【摘要】：量子信息學(xué)作為一門新興學(xué)科,是在傳統(tǒng)的信息學(xué)和量子物理學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。人們處理信息的主要工具是計(jì)算機(jī),傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)無論是計(jì)算能力還是計(jì)算速度都逐漸滿足不了人們的需求,而將量子信息技術(shù)的思想引入計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中,取代傳統(tǒng)的信息處理思想恰好可以解決這一難題。和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比,量子計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力來源于它的量子邏輯門。到目前為止,人們已經(jīng)嘗試過用不同的物理系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)量子邏輯門,發(fā)展較為成熟的是用光學(xué)系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)量子邏輯門。光作為信息的載體,不僅存儲(chǔ)容量大,而且能夠保證信息的安全,但光子之間很難發(fā)生相互作用,因此用光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)量子邏輯門的想法多數(shù)都還停留在理論階段。本文選擇用光學(xué)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)量子邏輯門,利用介質(zhì)的克爾非線性效應(yīng)解決光子之間難以發(fā)生相互作用的問題。第二章中對(duì)相關(guān)的光學(xué)元件的工作原理以及克爾介質(zhì)的作用原理作了詳細(xì)地介紹,并在后面的章節(jié)給出了我們?cè)O(shè)計(jì)地兩個(gè)實(shí)現(xiàn)量子比特邏輯門的方案。(1)實(shí)現(xiàn)雙量子比特受控非門:光子信號(hào)通過具有弱交叉克爾非線性效應(yīng)的介質(zhì)后將會(huì)產(chǎn)生相移角,利用零差檢測的方法可以將具有不同相移角的相干態(tài)區(qū)分開。這種方法可以很好的提高判斷地準(zhǔn)確率。(2)實(shí)現(xiàn)三量子比特邏輯門:利用同樣的原理,我們提出一個(gè)實(shí)現(xiàn)三量子比特受控與非門的方案,經(jīng)過改進(jìn),這個(gè)方案實(shí)現(xiàn)的三量子比特邏輯門是一個(gè)近乎確定的邏輯門。而且實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案所需要的光學(xué)元器件較少,這給方案的實(shí)踐帶來了很大的便利。雖然本文中的兩個(gè)設(shè)計(jì)方案都是理論上的,但是在現(xiàn)有的技術(shù)水平下是可以實(shí)踐的。光子之間的相互作用可以通過介質(zhì)的克爾交叉非線性效應(yīng)來完成,承載信息的光是線偏正光,到目前為止,量子比特編碼在線偏正光的技術(shù)已經(jīng)非常的成熟。所以論文中給出的實(shí)現(xiàn)量子邏輯門的方案是具有實(shí)際意義的。
【圖文】：

厚度為 d，光信號(hào)經(jīng) 0 0 n n d c的傳播速度和折射率。 ina和輸出 outa 之間的關(guān)系 out ina Pa P量來表示移相器作用：0 in inn nH a an ，光子數(shù)的演化為:inP N e N 子數(shù)有關(guān)，隨光子數(shù)的增

輸入光的作用，先定義兩個(gè)參數(shù) 足2R cos 以及2T sin 。 表S 的功能可以用下式描述: cos siniin out outa a b ie sin cosiin out outb a ie b 號(hào)的作用，表示為:[43]i i BS in in in inH e a b e a b 可以通過改變參數(shù) 制造不同的分見的 50∶50 分束器，，它的4 出去。
【學(xué)位授予單位】：江西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP38;O413.1

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本文編號(hào)：2693821