眾所周知,量子糾纏是量子光學(xué)和量子信息領(lǐng)域中的必要資源,因此量子糾纏態(tài)的制備極其關(guān)鍵。近年來,多自由度量子糾纏態(tài)的制備引起了廣泛的關(guān)注,這是由于它可以使量子通信具有更大的信道容量和更有效的量子信息處理能力。在此背景下,本論文研究光子的多自由度雜化糾纏態(tài)的制備、驗(yàn)證以及應(yīng)用。我們利用光學(xué)器件調(diào)控量子態(tài)的方法制備了兩光子三自由度雜化糾纏的W態(tài)。首先我們利用HWP和PDBS等非線性晶體產(chǎn)生偏振和路徑這兩個(gè)自由度,制備出兩光子兩自由度雜化糾纏的W態(tài)。接著,我們通過Q-Plate將其中一個(gè)光子的偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)化成軌道角動量自由度,最終實(shí)現(xiàn)利用少量資源制備兩光子三自由度雜化糾纏的W態(tài)。由于系統(tǒng)量子態(tài)是三自由度雜化糾纏的,而體系中僅含有兩個(gè)光子,無法直接進(jìn)行投影測量。因此,本文提出如何間接探測和驗(yàn)證該W態(tài)的方案,其理論依據(jù)是三量子比特純態(tài)可由它的任意兩個(gè)二量子比特的約化密度矩陣唯一確定。這種驗(yàn)證方法與已有的方案進(jìn)行對比,大大提高了態(tài)制備的效率。所制備的W態(tài)具有強(qiáng)糾纏性以及傳輸更多量子信息的能力,并且該W態(tài)具有較好的抗比特丟失能力,若傳輸過程中丟失一個(gè)量子比特,其保真度為5/9。另外,我們還研究了兩光子三... 

【文章來源】：杭州師范大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：45 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

布洛赫球

量子隱形傳態(tài)示意圖

杭州師范大學(xué)碩士學(xué)位論文多自由度雜化糾纏的量子態(tài)制備133線性光學(xué)器件的介紹3.1相關(guān)器件介紹本文主要涉及到線性光學(xué)器件，其中最為關(guān)鍵的器件是半波片（HWP）、偏振相關(guān)分束器（PDBS）、偏振分束器（PBS）、空間光調(diào)制器（SLM）、螺旋相位板（Q-Plate）、道威棱鏡（DP）。我們在這著重介紹PDBS、SLM、Q-Plate和DP。3.1.1偏振相關(guān)分束器PDBS對H（水平偏振）光和V（垂直偏振）光的作用如圖3-1所示，用公式分別表示為：1341341,1HHHVVVaaaavava，(3.1)其中jHjVaa（）表示j模式中水平（垂直）偏振光的產(chǎn)生算符；（v）是H（V）光的透射系數(shù)，1-（1-v）是H（V）光的反射系數(shù)，它們?nèi)Q于輸入光的偏振狀態(tài)[42-45]。圖3-1光子態(tài)經(jīng)PDBS的演化圖3.1.2空間光調(diào)制器我們實(shí)驗(yàn)室的SLM只對水平偏振光敏感，水平偏振光以小角度（<5°）入射電腦編碼的SLM晶體上，反射出來的光束就會攜帶上OAM自由度。理論上，水平偏振光束經(jīng)SLM反射后可以攜帶任意高階的OAM以及不同階OAM的疊加狀態(tài)，而不同的OAM態(tài)的產(chǎn)生是通過電腦對SLM的編碼。3.1.3螺旋相位板螺旋相位板兩端的表面結(jié)構(gòu)分別為平面和螺旋狀面，螺旋狀表面類似與一個(gè)旋轉(zhuǎn)樓梯，如圖斷面高度為d。當(dāng)一光束通過這種透明板時(shí)，由于Q-Plate的厚

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3289401