【摘要】：構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)就是實(shí)現(xiàn)多個(gè)遠(yuǎn)距離的量子存儲(chǔ)器之間的量子糾纏,它使得多方量子通信成為可能,同時(shí)還能夠應(yīng)用于分布式量子計(jì)算、分布式量子精密測(cè)量和大尺度空間下的基礎(chǔ)物理檢驗(yàn)等領(lǐng)域。由于光能夠攜帶信息進(jìn)行傳輸,非常適合用于連接不同的量子存儲(chǔ)器,因此產(chǎn)生高品質(zhì)的光與量子存儲(chǔ)器之間的糾纏很有必要。現(xiàn)在有很多物理體系用于量子存儲(chǔ),其中,冷原子量子存儲(chǔ)器由于在讀取效率、壽命等綜合水平中占優(yōu)而備受青睞。并且冷原子系綜中還能直接產(chǎn)生光與原子的糾纏,特別適合用于量子網(wǎng)絡(luò)。在這篇論文中,我們正是基于多個(gè)冷原子系綜展開(kāi)研究。首先我們通過(guò)使用環(huán)形腔來(lái)增強(qiáng)光與原子的作用,提高量子存儲(chǔ)器的內(nèi)稟讀出效率,同時(shí)通過(guò)設(shè)置控制光與腔不共振而信號(hào)光與腔共振,避免了額外的濾波裝置,大大提升了光與原子糾纏的亮度。然后,我們通過(guò)對(duì)極化、多激發(fā)事例等內(nèi)容展開(kāi)的研究使得我們能夠提升光與原子糾纏的保真度。以此為基礎(chǔ),我們結(jié)合全同光子的干涉,成功實(shí)現(xiàn)了高保真度的糾纏交換操作,進(jìn)而使得我們成功連接了三個(gè)量子網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),第一次實(shí)現(xiàn)了三個(gè)冷原子系綜的GHZ態(tài)糾纏和三個(gè)冷原子系綜、三個(gè)光子的六體糾纏。更進(jìn)一步的,為了擴(kuò)展量子節(jié)點(diǎn)間的距離,我們將量子頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用起來(lái),成功獲得了通訊波段光子與原子的非經(jīng)典關(guān)聯(lián),從而實(shí)現(xiàn)了相距50km的兩個(gè)冷原子系綜之間的糾纏。此外,我們利用冷原子系綜在實(shí)驗(yàn)上同時(shí)產(chǎn)生三個(gè)頻率完全可區(qū)分的光子,第一次開(kāi)展了非全同光子在時(shí)間分辨測(cè)量下的三光子干涉實(shí)驗(yàn),為將來(lái)提高量子網(wǎng)絡(luò)的兼容性奠定了基礎(chǔ)。本論文中完成的多個(gè)原子系綜的糾纏連接和非全同光子干涉的相關(guān)研究成果能夠極大地促進(jìn)關(guān)于量子網(wǎng)絡(luò)的研究。在今后進(jìn)一步研究中可以通過(guò)結(jié)合里德堡原子產(chǎn)生確定性光與原子糾纏、長(zhǎng)壽命量子存儲(chǔ)來(lái)提升連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)的成功率,促進(jìn)全球化量子網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：O413
【圖文】：

處與Ｃ處早先己經(jīng)建立好了一個(gè)ＥＰＲ糾纏態(tài)｜屯＋〉＾；。即有：逡逑？丨屮＋〉丑Ｃ邋＝歹［丨少＋〉NB丑（盧｜0〉。＋…１〉６0逡逑＋邋Ｉ傘－〉NB丑（－盧｜0〉ｃ邋＋邋ａ｜ｌ〉ｃ）邐（ｊ邋ｉ）逡逑＋邋｜＾＋）ａｂ（＾｜0）ｃ邋＋邋／５｜ｌ）ｃ）逡逑＋邋｜＾￣）ａｂ（＾｜0）ｃ邋￣邋＾｜ｌ）ｃ）］逡逑其中逡逑Ｖ邐（１．２）逡逑ｌ＾）邋＝邋＾（ｌ0）ｌ0）±｜ｉ）｜ｉ））逡逑這四個(gè)貝爾態(tài)構(gòu)成了二維Ｈｉｌｂｅｒｔ空間里的完備基矢。這樣通過(guò)對(duì)Ａ、Ｂ兩處之逡逑間的量子比特做貝爾測(cè)量，通過(guò)測(cè)量的結(jié)果，Ａ、Ｂ之間的量子態(tài)將會(huì)塌縮到四逡逑個(gè)貝爾態(tài)中的一個(gè)，Ｃ處留下的量子比特也將對(duì)應(yīng)塌縮到相應(yīng)的量子態(tài)，并且攜逡逑帶有信息ａ、Ａ這時(shí)只需將貝爾測(cè)量結(jié)果用經(jīng)典信道傳輸至Ｃ，通過(guò)對(duì)單比特逡逑，可Ａ處一子比，也是通過(guò)對(duì)Ａ、Ｂ的測(cè)量逡逑

為了能在陸地上解決遠(yuǎn)距離的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接時(shí)的光子損耗問(wèn)題，在１９９８逡逑年，Ｈ．Ｊ．Ｂｒｉｅｇｅｌ，邋Ｗ．Ｄｕｒ，Ｊ．Ｉ．Ｃｉｒａｃ邋與邋Ｐ．Ｚｏｌｌｅｒ邋四人提出了量子中繼的概念［２４］，逡逑其基本的原理示意圖如圖１．３所示。由于光損耗會(huì)隨距離的增長(zhǎng)而指數(shù)級(jí)上升，逡逑因此傳輸距離有限，要想實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離Ｌ的Ａ、Ｚ兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的連接，最好的方式逡逑也是設(shè)立中繼站，使得光子的傳輸只局限在中繼站之間的較小距離Ｌ0邋（如Ａ、Ｂ逡逑之間），如圖所示，在Ａ、Ｚ之間設(shè)立中繼節(jié)點(diǎn)并直接建立Ａ、Ｂ，邋Ｃ、Ｄ，邋Ｗ、Ｘ和Ｙ、逡逑Ｚ之間的糾纏，進(jìn)一步對(duì)節(jié)點(diǎn)Ｂ、Ｃ和Ｘ、Ｙ做貝爾測(cè)量（Ｂｅｌｌ邋ｓｔａｔｅ邋ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，逡逑ＢＳＭ），實(shí)現(xiàn)糾纏交換，獲得Ａ、Ｄ，Ｗ、Ｚ之間的糾纏，最后再對(duì)Ｄ、Ｗ做ＢＳＭ，逡逑這樣就能獲得Ａ、Ｚ之間的糾纏，可用于實(shí)現(xiàn)量子信息從Ａ傳遞到Ｚ。在整個(gè)過(guò)逡逑程中，光子將不再是直接傳輸Ｌ的距離引起的損耗，而是多個(gè)光子分別各自傳輸逡逑Ｌ0時(shí)的損耗

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 劉坤;張松勇;顧偉;;方形亥姆霍茲線圈磁場(chǎng)系統(tǒng)均勻性分析[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2012年07期

本文編號(hào)：2713730