【摘要】：量子糾纏、量子導(dǎo)引和量子非局域性是量子關(guān)聯(lián)性質(zhì)的三個(gè)層次,并且也是量子力學(xué)的三個(gè)基本問(wèn)題。其中,量子糾纏是量子信息處理的重要資源,其在量子通信、量子計(jì)算和量子模擬等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用,可以通過(guò)糾纏判據(jù)或量子態(tài)層析技術(shù)(Tomography)來(lái)判斷一個(gè)體系是否糾纏,糾纏判據(jù)有矩陣重排判據(jù)、糾纏目擊者和轉(zhuǎn)置正定判據(jù)等。量子導(dǎo)引作為一種高于簡(jiǎn)單量子糾纏而低于Bell非局域性的量子關(guān)聯(lián)特性,它可以由導(dǎo)引不等式來(lái)檢測(cè)出來(lái),如線性導(dǎo)引不等式和非線性導(dǎo)引不等式。其中,非線性導(dǎo)引不等式包括全對(duì)無(wú)(All-versus-nothing)導(dǎo)引不等式,不確定性原理的導(dǎo)引不等式等。本文首先介紹了量子糾纏和量子導(dǎo)引的研究背景、意義和特點(diǎn),然后闡述了實(shí)驗(yàn)上制備量子糾纏光源的基本類型,并對(duì)實(shí)驗(yàn)上制備量子糾纏光源的發(fā)展現(xiàn)狀做了相關(guān)介紹。在介紹完實(shí)驗(yàn)上制備量子糾纏光源的基本知識(shí)后,本文開始介紹我們?cè)趯?shí)驗(yàn)上制備糾纏光源的方案,我們使用“三明治”型?型硼酸鋇(BBO)晶體產(chǎn)生雙光子糾纏光源—最大糾纏態(tài),其保真度能達(dá)到99.3%。最后,我們對(duì)該最大糾纏態(tài)使用了一個(gè)量子消相干通道進(jìn)行操縱,制備了一種常見(jiàn)的量子態(tài)—Werner態(tài)。在本文中,我們還在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了一個(gè)新的幾何型導(dǎo)引不等式方案:類似貝爾不等式的新型幾何導(dǎo)引不等式方案。首先我們對(duì)之前制備的Werner態(tài)在36組基上進(jìn)行測(cè)量,并給出了相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。從計(jì)算結(jié)果來(lái)看,在忽略掉微小誤差的前提下,我們得到的實(shí)驗(yàn)值和理論值十分吻合。該幾何型導(dǎo)引不等式的最大優(yōu)點(diǎn)就是,對(duì)于兩量子比特態(tài),不需要在測(cè)量端進(jìn)行最優(yōu)基測(cè)量的選擇,只需要重構(gòu)出其密度矩陣即可驗(yàn)證該幾何型導(dǎo)引不等式。
【圖文】：

炱郹噘涂梢醞瓿啥勻我餛鄴?cǎi)份^蜆庾猶講獾娜撾�。�?2.3 探測(cè)系統(tǒng)示意圖2.3 參量下轉(zhuǎn)換制備量子糾纏態(tài)量子糾纏態(tài)在量子信息領(lǐng)域有著很重要的作用，，在量子信息處理領(lǐng)域很多里程碑的工作都是通過(guò)量子糾纏態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以對(duì)糾纏態(tài)的制備是各大研究小組重點(diǎn)研究課題。目前，在實(shí)驗(yàn)上，量子糾纏態(tài)已經(jīng)在多種體系中制備成功，如原子—光腔[64]、離子阱[65]和自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換（SPDC）[66]等體系。其中，最為常見(jiàn)和便捷的方法就是通過(guò) SPDC 的方法來(lái)制備量子糾纏態(tài)。自從 1967 年，Cornell 大學(xué)的 Magde 和 Mahr 在實(shí)驗(yàn)上第一次觀察到了 SPDC 現(xiàn)象，用自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換方法產(chǎn)生糾纏態(tài)已經(jīng)有了幾十年的發(fā)展，目前在理論和實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)有了很多經(jīng)驗(yàn)和很大的進(jìn)展，在技術(shù)上已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，很多實(shí)驗(yàn)組都采用自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換的方法來(lái)制備量子糾纏態(tài)。目前使用自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生糾纏光子對(duì)的種類有很多種，根據(jù)產(chǎn)生的糾纏的類型的來(lái)分

共線情況的偏振糾纏態(tài)。其中，簡(jiǎn)并是指信號(hào)光和休閑光的頻率相同；非換是指休閑光和泵浦光的傳播方向有一定的夾角。目前實(shí)驗(yàn)上按照位相匹制備偏振糾纏態(tài)的方法主要有以下兩種：晶體自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生偏振糾纏光源[67]晶體自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換中，泵浦光為 e 光，產(chǎn)生的一對(duì)下轉(zhuǎn)換的光子對(duì)中，休閑光子為 o 光，并且信號(hào)光子和休閑光子的極化方向是正交的。P. G. 用 II 型晶體制備了雙光子偏振糾纏態(tài) = HV ei VH 2。如圖 率的泵浦光入射到 II 型晶體上，根據(jù)上述自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換的原理，下轉(zhuǎn)換體內(nèi)射出，兩束光子的出射方向會(huì)形成兩個(gè)圓錐面，隨著晶體相位切割角圓錐面從相切變?yōu)橄嘟�，兩圓錐面相交處便可以獲得偏振糾纏態(tài)。他們使糾纏態(tài)驗(yàn)證了 CHSH 不等式，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在大約 5 分鐘時(shí)間里，得到差的違背。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O413

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張超;基于高保真度多光子糾纏源的量子關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2659900