發(fā)布時(shí)間：2020-10-21 07:45

　　 在量子信息傳輸過程中,最重要的是在兩地成功分發(fā)糾纏態(tài),從而建立量子傳輸通道。我們以光子糾纏態(tài)作為載體,這也是目前我們唯一能借助的載體,但是光子在分發(fā)的過程中,介質(zhì)會吸收光子并使得光子保真度衰減,以光纖為例,光纖的衰減率是0.2db/km,這就導(dǎo)致分發(fā)的有效距離只有150公里。為了克服長距離量子糾纏態(tài)分發(fā)的困難,我們需要借助中繼器,在光衰減到閾值之前,將它的狀態(tài)儲存到中繼器上的量子儲存器(Quantum Memory)中,使得量子儲存器兩兩之間相互糾纏,然后對儲存器進(jìn)行Bell基測量,利用糾纏態(tài)轉(zhuǎn)移技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的糾纏態(tài)分發(fā);中繼器數(shù)目的增加固然能提高光子光纖中的傳播時(shí)的保真度,但也會引入新的問題:量子儲存器中的量子態(tài)保真度會隨著中繼器的個(gè)數(shù)增加而衰減。若經(jīng)過數(shù)次糾纏轉(zhuǎn)移以后的量子態(tài)保真度降低到實(shí)驗(yàn)儀器探測的閾值之下,則不能實(shí)現(xiàn)量子糾纏態(tài)的分發(fā)。為了得到一個(gè)量子傳輸線路中的最佳中繼器個(gè)數(shù),我們引入“糾纏態(tài)分發(fā)效率”這一概念,并用所得到的分發(fā)效率的表達(dá)式來定量分析它。利用總效率的表達(dá)式,可以得到不同距離下的最佳中繼器個(gè)數(shù),我們也可以定量分析一個(gè)已知量子線路中成功建立量子通道的效率。另外,還可以知道我們選擇合適的糾纏態(tài)和Bell基基矢。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O413
【部分圖文】：

ｌｌｌｌｌ?ＩＩ?ＩＱｆｌｌｌ?ＩＭ?［ｌｌｌｌｆｌ?ｆＴ?＇圖１．?６量子中繼示意圖??中每一段（１到２）的信道ＥＰＲ光子衰減都比較小，這使得我們可以在量子儲??（１和２）收到ＥＰＲ光子源成功分發(fā)的ＥＰＲ光子；??２．對每一段的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行量予糾纏態(tài)的分發(fā)，成功分發(fā)后的糾纏態(tài)由兩個(gè)??［２°］

最終我們建立了相鄰中繼器中兩個(gè)量子儲存器之間的糾纏。??Ａ．?Ｄ．?Ｐｆｉｓｔｅｒ和他的團(tuán)隊(duì)在試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了該方案［２３］。他們用鈣粒子中的能級??作為，量子儲存器中的量子比特，如圖１．８，丨和丨￡）２＞是初態(tài)，分別對應(yīng)上述??的丨０，？＞和丨１；＞；與分發(fā)的ＥＰＲ光子相互作用后，同右旋光子相互作用的能級躍遷??至ｉＪＩＡ〉對應(yīng)丨〇ｅ＞，左旋的躍遷到丨Ｐ２＞對應(yīng)｜ｌｅ＞，丨￡？＞到丨能級之間的能級差約為??８５４ｍｎ；?｜Ｐ＞是瞬時(shí)態(tài)，會迅速衰減到丨Ｓ＞態(tài)上，并放出３９２ｎｍ的線性偏振光，過??濾掉圓偏振光，得到相鄰中繼器中兩個(gè)量子儲存器之間的糾纏。在中繼器上對量??子儲存器進(jìn)行糾纏轉(zhuǎn)移操作，可以使得Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ之間建立量子傳輸通道。??１．?６．?２?ＤＬＣＺ?Ｐｒｏｔｏｃｏｌ??這個(gè)方案首先是有段路明等人提出［２３＿２７’２８］，此方案突出的優(yōu)點(diǎn)是不需要制備??復(fù)雜的糾纏源，只需要制備符合要求的量子儲存器。這種方案可以通過糾纏純化??的方式大大提高信噪比

?緒論??量子儲存器使用三能級原子系統(tǒng)。能級結(jié)構(gòu)如圖１．９所示：丨辦＞表示基態(tài)，??｜仍＞?某一穩(wěn)態(tài)，１％）表示某一激發(fā)態(tài)。用丨〇＞和丨１）兩個(gè)諧振腔摸式作為量子比特，??一束單色激光（ｓｉｎｇｌｅ?Ｒａｍａｎ?ｂｅａｍ）入射到腔中，原子系統(tǒng)與激光相互作用，??經(jīng)過Ｒａｍａｎ躍遷［ＨＵ３］，原子能級從｜恥＞經(jīng)過中間態(tài)丨仏＞最終到達(dá)丨仍＞，幾率為／Ｖ：＜１，??整個(gè)過程可以寫為??Ｒａｒｔｕｍ?．??ｋｏ＞ｌ〇ｃ＞—＊＼ｑ〇）＼〇ｃ）?＋?ｙｆＫ＼ｑｉ）＼ｌｃ）?＜１－６４）??這里｜ｎｅ＞為關(guān)于腔模式的�？藨B(tài)（Ｆｏｃｋ?ｓｔａｔｅ）。??兩個(gè)相鄰的量子儲存器經(jīng)過Ｒａｍａｎ躍遷后，我們剔除掉無光子和兩個(gè)光子??的態(tài)，系統(tǒng)的態(tài)可寫為％２３＿２７］??Ｒａｍａｎ?ｙ?．??ｍ?＝?（ｋｏ）ｌ〇ｃ？？２——９ｉ＞ｌ〇ｃ．?ｌ〇）?＋?Ｐｉ＼ｑｕ?ｆｌｏ）｜ｌｃ?〇ｃ）?（１．６５）??４ｊＰｍ?｜ｑｅ》＿＿?＂￣??ｄｊ?ｚｚ??２?／?＼?－??ｋｉ＞?＼??４ＪＳｌ／２?—??ｋ〇＞??ｒｎ，?－５／２?－３／２?－１／２?＋１／２?＋３／２?＋５／２??圖１．９三能級示意圖??要對丨奶量子態(tài)中的光子進(jìn)行Ｂｅｌｌ基測量
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本文編號：2849845