【摘要】：經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)了人類社會的進(jìn)步,可以讓人足不出戶便可知天下事,這給人類的生活帶來了極大的方便。然而,量子力學(xué)和量子信息的高速發(fā)展,促使人們開始探索量子的未知世界,一些科學(xué)家重點研究了量子網(wǎng)絡(luò),因為它在未來的信息通信中占據(jù)著不可替代的地位。量子網(wǎng)絡(luò)由量子通道和量子節(jié)點組成,量子通道可以作為傳輸量子態(tài)的信道,而量子節(jié)點可以用來儲存、處理、轉(zhuǎn)移量子信息。換句話說,研究量子網(wǎng)絡(luò)就要先研究量子節(jié)點。眾所周知,經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)中的路由器可以存儲和轉(zhuǎn)化信息,那么,量子網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點也可以作為一個量子路由器。最近幾年,人們在不同的系統(tǒng)中基本實現(xiàn)了量子路由器的功能,但是更完美的量子路由器方案,是現(xiàn)在人們急需解決的一個難題。本文中,我們主要研究了基于耦合腔波導(dǎo)的四能級原子系統(tǒng)量子路由器。我們用耦合腔波導(dǎo)管作為量子通道,四能級原子系統(tǒng)作為中間的媒介來轉(zhuǎn)發(fā)量子信息。主要的一些工作如下:(1)我們研究了信息保持單光子量子路由器。在兩條無限長的耦合腔波導(dǎo)中嵌入一個四能級原子來實現(xiàn)對經(jīng)典場的控制,發(fā)現(xiàn)關(guān)閉經(jīng)典場,單光子可以從一個量子通道轉(zhuǎn)化進(jìn)入另一個量子通道;打開經(jīng)典場,單光子只能在一條信道上反射和透射。之后我們計算了原子前后的保真度,發(fā)現(xiàn)??0,原子前后保真度一直為1,當(dāng)??0,原子保真度曲線先從1下降,經(jīng)過一段時間,又回到最大值1處。所以,我們提出的量子路由器不但可以實現(xiàn)路由功能,而且可以保持量子態(tài)的信息。(2)我們研究了自發(fā)輻射控制的基于四能級原子系統(tǒng)的單光子路由器。原子的自發(fā)輻射可以控制量子信息從一個信道進(jìn)入另一個信道,經(jīng)典場不存在使量子路由器在實驗上的實現(xiàn)減少了一定的難度。最后,我們運用劉維方程和耦合腔的輸入與輸出關(guān)系,發(fā)現(xiàn)兩個耦合腔波導(dǎo)的耦合強(qiáng)度相等時,保真度曲線達(dá)到1�；诖�,我們提出的這個量子路由器也可以保持量子信息。(3)我們研究了單光子路由器:實現(xiàn)量子態(tài)的保真度。運用我們提出的方法驗證了2014年P(guān)RA上的一篇關(guān)于量子路由器的文章。通過計算保真度發(fā)現(xiàn)保真度曲線先下降再上升,參數(shù)的改變只影響周期的變化,對其它的沒有影響。所以,我們的方法可以很好的驗證提出的量子路由器是不是可以保持量子信息,這也為實驗上實現(xiàn)量子路由器提供了很好的參考。
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O413;TN915.05

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本文編號：2793598