【摘要】：經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)了人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步,可以讓人足不出戶便可知天下事,這給人類(lèi)的生活帶來(lái)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(kāi)始探索量子的未知世界,一些科學(xué)家重點(diǎn)研究了量子網(wǎng)絡(luò),因?yàn)樗谖磥?lái)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(diǎn)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(diǎn)可以用來(lái)儲(chǔ)存、處理、轉(zhuǎn)移量子信息。換句話說(shuō),研究量子網(wǎng)絡(luò)就要先研究量子節(jié)點(diǎn)。眾所周知,經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)中的路由器可以存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化信息,那么,量子網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)也可以作為一個(gè)量子路由器。最近幾年,人們?cè)诓煌南到y(tǒng)中基本實(shí)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(gè)難題。本文中,我們主要研究了基于耦合腔波導(dǎo)的四能級(jí)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(jí)原子系統(tǒng)作為中間的媒介來(lái)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(wú)限長(zhǎng)的耦合腔波導(dǎo)中嵌入一個(gè)四能級(jí)原子來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)典場(chǎng)的控制,發(fā)現(xiàn)關(guān)閉經(jīng)典場(chǎng),單光子可以從一個(gè)量子通道轉(zhuǎn)化進(jìn)入另一個(gè)量子通道;打開(kāi)經(jīng)典場(chǎng),單光子只能在一條信道上反射和透射。之后我們計(jì)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(guò)一段時(shí)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(shí)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(jí)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(gè)信道進(jìn)入另一個(gè)信道,經(jīng)典場(chǎng)不存在使量子路由器在實(shí)驗(yàn)上的實(shí)現(xiàn)減少了一定的難度。最后,我們運(yùn)用劉維方程和耦合腔的輸入與輸出關(guān)系,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)耦合腔波導(dǎo)的耦合強(qiáng)度相等時(shí),保真度曲線達(dá)到1�；诖�,我們提出的這個(gè)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(shí)現(xiàn)量子態(tài)的保真度。運(yùn)用我們提出的方法驗(yàn)證了2014年P(guān)RA上的一篇關(guān)于量子路由器的文章。通過(guò)計(jì)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(duì)其它的沒(méi)有影響。所以,我們的方法可以很好的驗(yàn)證提出的量子路由器是不是可以保持量子信息,這也為實(shí)驗(yàn)上實(shí)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O413;TN915.05

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本文編號(hào)：2793598