【摘要】：量子信息科學(xué)以量子力學(xué)基本原理為基礎(chǔ),利用量子系統(tǒng)的特性,包括量子糾纏、量子并行、量子不可克隆等,對信息進行編碼、傳輸和計算,在運算速度、信息容量、檢測精度和信息安全等方面突破經(jīng)典極限,具有良好的應(yīng)用前景,對人類社會的發(fā)展發(fā)揮巨大的推動作用。量子態(tài)的制備和操控是開展量子信息研究的基礎(chǔ)。在制備量子態(tài)的基礎(chǔ)上,采用相應(yīng)的技術(shù)手段對量子態(tài)進行操控和測量,即可實現(xiàn)量子信息處理。量子態(tài)多種多樣,例如:單光子態(tài)、糾纏光子對、壓縮態(tài)光場、糾纏態(tài)光場等。不同的量子態(tài)有不同的應(yīng)用,能夠完成不同的量子信息處理任務(wù)。薛定諤貓態(tài)是一種相干疊加態(tài),在探索基本物理問題方面(例如Bell不等式的實驗驗證、探索量子世界和經(jīng)典世界的邊界等)具有重要的科學(xué)意義。同時,薛定諤貓態(tài)是一種重要的量子資源,在量子計算、量子測量等方面有重要的應(yīng)用價值。我們開展了光學(xué)薛定諤貓態(tài)制備和幅度操控的實驗研究,為基于光學(xué)薛定諤貓態(tài)的量子信息處理奠定了基礎(chǔ)。量子導(dǎo)引(Quantum steering)是介于量子糾纏和貝爾非定域性之間的特殊量子關(guān)聯(lián),具有天然不對稱性,為量子信息的進一步發(fā)展提供了量子資源。量子信息網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建在量子信息科學(xué)發(fā)展中具有十分重要的地位,那么如何構(gòu)建量子導(dǎo)引網(wǎng)絡(luò)呢?我們將糾纏交換技術(shù)應(yīng)用于量子導(dǎo)引,使兩個局域量子網(wǎng)絡(luò)之間建立量子導(dǎo)引,構(gòu)成廣域量子網(wǎng)絡(luò),為利用量子導(dǎo)引進行量子通信提供參考。本文的主要研究內(nèi)容如下:1.我們利用外腔倍頻的方法產(chǎn)生397.5 nm倍頻光,為光學(xué)參量放大器提供了泵浦光。實驗中分別采用PPKTP和LBO兩種非線性晶體,獲得了高效的倍頻光輸出。并利用光學(xué)參量放大器,在泵浦功率為120 mW時,獲得了壓縮度為-6 dB的單模壓縮真空態(tài),這是目前報道的795 nm波段最大的壓縮度。2.實驗采用從壓縮真空態(tài)中減去一個光子的方法,制備了小尺度的光學(xué)薛定諤貓態(tài)。然后利用第二個光學(xué)參量放大器,實現(xiàn)了對貓態(tài)幅度的確定性放大和操控,獲得了尺度達到2.07的光學(xué)薛定諤貓態(tài),為光學(xué)薛定諤貓態(tài)在量子計算和精密測量等方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。3.我們將高斯糾纏交換的方案應(yīng)用于高斯量子導(dǎo)引。理論分析了兩個空間獨立、無直接相互作用的EPR糾纏態(tài)進行導(dǎo)引交換的可行性,并將此方案推廣到了兩個高斯多組份糾纏態(tài)。此方法可以用于構(gòu)建大尺度多組份量子導(dǎo)引網(wǎng)絡(luò),為利用量子導(dǎo)引實現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)通信提供了參考。所完成的研究工作創(chuàng)新之處如下:1.實驗制備了795 nm的光學(xué)薛定諤貓態(tài),并利用第二個光學(xué)參量放大器,首次獲得了最大尺度為2.07的放大貓態(tài),實現(xiàn)了對光學(xué)薛定諤貓態(tài)幅度的確定性操控。2.首次將糾纏交換技術(shù)推廣到量子導(dǎo)引,提出了兩組份和多組份量子導(dǎo)引交換方案。
【圖文】：

s。圖2.1 真空態(tài)和壓縮真空態(tài)(-3dB)的Wigner函數(shù)圖 2.1 分別給出真空態(tài)和壓縮真空態(tài)的 Wigner 函數(shù)和在相空間的投影。不同于真空態(tài)，壓縮真空態(tài)沿著相空間的一個軸被壓縮，，并沿著與其正交的軸被反壓縮。2.4.3 雙模壓縮真空態(tài)雙模壓縮真空態(tài)也是重要的高斯態(tài)，被定義為

光學(xué)薛定諤貓態(tài)幅度操控和量子導(dǎo)引交換面依次給出 Fock 的定義式、波函數(shù)表示形式和 Wigner 函數(shù)形式( )= 0!nann( )( )221 21=2 ! in xnnn x e H x en( )( )( )( )2 22 21, = 2 2 nx pnnW x p e L x p n 是厄密多項式。2.2是給出了光子數(shù)為1和2對應(yīng)的Wigner函數(shù)和在相空間的投影。從可以看出 Fock 態(tài)的邊緣分布不依賴于相位。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O431.2

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 巴雅爾;;薛定諤貓長大了[J];教師博覽;2007年02期

2 史建新;陶平;;“薛定諤貓佯謬”與量子力學(xué)新進展[J];科技信息;2010年36期

3 陳浩凱;;薛定諤貓態(tài)與其意義[J];科技風(fēng);2008年05期

4 李宏芳;;科學(xué)實驗推進了客觀實在論——關(guān)于“薛定諤貓佯謬”的哲學(xué)研究[J];自然辯證法研究;2006年11期

5 李宏芳;“薛定諤貓佯謬”的哲學(xué)研究[J];科學(xué)技術(shù)與辯證法;2005年02期

6 倪光炯;沒有薛定諤貓態(tài)(英文)[J];光子學(xué)報;2002年03期

7 彭子飛,馮芒;在離子阱強激發(fā)區(qū)制備薛定諤貓態(tài)的方案[J];上海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年02期

8 黃燕霞;關(guān)于Jaynes-Cummings模型中薛定諤貓態(tài)的確切形式[J];量子光學(xué)學(xué)報;1999年03期

9 劉友文;q類薛定諤貓態(tài)的非經(jīng)典性質(zhì)[J];平頂山師專學(xué)報;1999年04期

10 李京穎,倪致祥;薛定諤貓態(tài)的高階壓縮效應(yīng)[J];上海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1999年05期

相關(guān)會議論文 前2條

1 張衛(wèi)平;;薛定諤貓與量子技術(shù)[A];第十七屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)會議報告摘要集[C];2016年

2 王美紅;秦忠忠;張強;蘇曉龍;謝常德;彭X墀;;實驗制備對應(yīng)銣原子D1線的光學(xué)薛定諤貓態(tài)[A];第十七屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)會議報告摘要集[C];2016年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 王磊;中國科大成功實現(xiàn)八光子薛定諤貓態(tài)[N];中國青年報;2012年

2 記者 崔雪芹 通訊員 柯溢能;科學(xué)家首次以手征特性制備薛定諤貓態(tài)[N];中國科學(xué)報;2019年

3 記者 李陳續(xù);我科學(xué)家實現(xiàn)對任意噪聲免疫的薛定諤貓態(tài)[N];光明日報;2014年

4 中國科技大學(xué)新聞中心 胡勝友;我國科學(xué)家成功實現(xiàn)六光子“薛定諤貓態(tài)”[N];大眾科技報;2007年

5 記者 桂運安;中科大實現(xiàn)超抗噪聲“薛定諤貓”態(tài)[N];安徽日報;2014年

6 記者 吳長鋒;中國科大實現(xiàn)對任意噪聲免疫的薛定諤貓態(tài)[N];科技日報;2014年

7 笑書生;薛定諤貓：迷失在中文里[N];科技日報;2001年

8 記者 吳長鋒;中國科大成功實現(xiàn)世界上最大的“薛定諤貓”態(tài)[N];科技日報;2010年

9 記者 華凌;英物理學(xué)家“馴服”薛定諤貓[N];科技日報;2015年

10 記者 吳長鋒;中國科大成功制備八光子薛定諤貓態(tài)[N];科技日報;2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 王美紅;光學(xué)薛定諤貓態(tài)幅度操控和量子導(dǎo)引交換[D];山西大學(xué);2018年

2 張偉偉;量子行走在分析物理系統(tǒng)的拓?fù)浜拖鄬φ撔再|(zhì)方面的應(yīng)用[D];北京郵電大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 梁丹夫;基于超冷離子的薛定諤貓態(tài)制備及Jarzynski相關(guān)信息理論等式的驗證[D];湖南師范大學(xué);2018年

2 魏朝平;光子增加薛定諤貓態(tài)在熱環(huán)境中的演化及量子測量的應(yīng)用[D];江西師范大學(xué);2013年

3 吳淑梅;內(nèi)稟退相干下薛定諤貓態(tài)光場與原子相互作用系統(tǒng)的量子特性[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2010年

4 呂菁芬;疊加相干態(tài)的相關(guān)討論[D];江西師范大學(xué);2011年

本文編號：2647833