【摘要】：量子通信是指利用單量子比特或量子糾纏進(jìn)行信息傳遞和處理的一種新型的通訊方式,是量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。量子通信的絕對(duì)安全性和高效性是經(jīng)典通信所無法達(dá)到的。由于其潛在的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用價(jià)值,量子通信逐漸成為近年來科研工作者關(guān)注的熱點(diǎn),并且在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。量子糾纏是量子力學(xué)中的一種奇特現(xiàn)象。量子糾纏作為量子通信中的重要資源,在量子計(jì)算和量子通信中起著十分重要的作用。許多量子問題需要用到量子糾纏,比如量子隱形傳態(tài),量子密碼學(xué),量子安全直接通信,量子密鑰分配以及其他的一些應(yīng)用。其中,單光子糾纏是量子糾纏態(tài)中最簡(jiǎn)單的一種形式,單光子糾纏在量子信息領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。例如,單光子糾纏是量子中繼器研究中的重要資源。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,環(huán)境噪聲不可避免地對(duì)單光子糾纏產(chǎn)生影響,信道噪聲可能導(dǎo)致光子丟失以及光子態(tài)退相干。針對(duì)量子態(tài)退相干的問題,我們可以采用糾纏濃縮方案把非最大糾纏態(tài)重新恢復(fù)為最大糾纏態(tài),解決傳輸過程中光子丟失問題的有效途徑是無噪聲線性放大(NLA)。以往所有關(guān)于單光子糾纏的無噪聲線性放大方案均沒有考慮過保護(hù)光子的極化特性。而在很多實(shí)際應(yīng)用中,我們需要使用光子的極化特征來實(shí)現(xiàn)安全量子通信。因此,設(shè)計(jì)能保護(hù)光子極化特征的量子態(tài)放大方案具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文中,我們的前兩個(gè)工作是設(shè)計(jì)能保護(hù)光子極化特性的單光子兩模糾纏態(tài)的放大方案及單光子三模W態(tài)的放大方案,并理論計(jì)算方案的放大因子,成功概率等重要參數(shù)。通過調(diào)整線性光學(xué)元件的相應(yīng)參數(shù)在提高保真度的同時(shí)盡可能保證成功概率。在此項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上,本文的第三個(gè)工作是進(jìn)一步研究如何在量子態(tài)放大的基礎(chǔ)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)糾纏濃縮,設(shè)計(jì)能同時(shí)解決光子丟失和光子態(tài)退相干問題的綜合性量子態(tài)放大方案。本文的最后一個(gè)工作是關(guān)于多光子GHZ態(tài)的濃縮方案。
【圖文】：

每一輪濃縮的成功概率與雙光子濃縮的成功概率完全相同。圖 5.3 N 光子 GNZ 態(tài)的 ECP 理論模型圖5.4數(shù)值分析與討論我們提出的糾纏濃縮方案基于低 Q 腔的光學(xué)法拉第旋轉(zhuǎn)，可以概率性地將多光子非最大糾纏 GHZ 態(tài)恢復(fù)為多光子最大 GHZ 糾纏態(tài)。我們的糾纏濃縮方案對(duì) Peng 的濃縮方案做了一些很大的改進(jìn)，共有三點(diǎn)說明。第一點(diǎn)，Peng 的糾纏濃縮方案需要消耗兩對(duì)多光子非最大糾纏 GHZ 態(tài)才能得到一對(duì)最大糾纏態(tài)，但是我們的濃縮方案僅僅需要一對(duì)多光子非最大糾纏GHZ 態(tài)和一個(gè)輔助單光子，由于糾纏源的寶貴性，這使得我們的方案更加經(jīng)濟(jì)。第二點(diǎn)，在Peng 的濃縮方案中，，經(jīng)過濃縮操作之后，N 方都需要去測(cè)量光子態(tài)，然后通過檢查 N 方的測(cè)量結(jié)果來判斷他們是否獲得了最大糾纏 GHZ 態(tài)，這將大大地增加了操作復(fù)雜度，特別是在多
【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】：2019
【分類號(hào)】：O413;TN918

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本文編號(hào)：2613693