量子隱形傳態(tài)作為一種嶄新的信息傳遞方式,一直是科學(xué)家們的研究熱點。依托分發(fā)的糾纏資源,結(jié)合經(jīng)典信道,量子隱形傳態(tài)可以將一個未知的量子態(tài)傳遞給另一方。在空間大尺度上實現(xiàn)量子隱形傳態(tài),不僅僅是構(gòu)建全球化量子通信網(wǎng)絡(luò)的重要一環(huán),同時也會對分布式量子計算有重要意義。目前量子隱形傳態(tài)的距離已經(jīng)達到百公里量級,受限于地球曲率的影響,進一步在地面點對點之間進行更遠距離的傳遞變得十分困難。依托衛(wèi)星平臺的地星量子隱形傳態(tài)成為了一種必然的選擇。作為國際上首次地面到衛(wèi)星的上行量子隱形傳態(tài)的嘗試,在實驗中面臨著諸多挑戰(zhàn),諸如鏈路衰減大,相對運動發(fā)射接收裝置之間的偏振補償?shù)戎T多技術(shù)問題。本文針對這些問題,對上行量子通信鏈路進行了研究,提出了切實可行的解決方案,完成了地面到衛(wèi)星的鏈路構(gòu)建,并成功實現(xiàn)了地星量子隱形傳態(tài)實驗。本文首先實現(xiàn)了高偏振保真度、高效率的鏈路構(gòu)建。在偏振保真方面,我們對雙離軸拋物面結(jié)構(gòu)的發(fā)射天線保偏性質(zhì)進行分析,進一步對地面到衛(wèi)星之間相對運動帶來的偏振變化進行研究,提出了一套偏振補償方案,成功實現(xiàn)了地星信道HV偏振大于0.995的保真度。在鏈路效率方面,通過對衛(wèi)星動態(tài)跟蹤閉環(huán)過程中,信號光發(fā)射... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－２?Ｉｎｎｓｂｒｕｃｋ量子隱形傳態(tài)實驗圖??

ｂ??Ｔ?Ａｎｃｉｙａｓ??圖２－２?Ｉｎｎｓｂｒｕｃｋ量子隱形傳態(tài)實驗圖??圖片來源：［Ｂｏｕｗｍｅｅｓｔｅｒ?ｌ＂７】??這個實驗和Ｂｅｎｎｅｔ等人構(gòu)想的一樣，利用脈沖激光器去泵浦ＢＢＯ產(chǎn)生糾纏??光源，繼而分發(fā)給Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ，使得Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ之間共享最大糾纏態(tài)（圖中的??光子２和光子３）。同時，通過反射鏡使得泵浦光再次通過ＢＢＯ，產(chǎn)生另外一對??光子，使得其中一個作為觸發(fā)光子，另外一個作為待傳送態(tài)（圖中的光子１）。光??子１和ＥＰＲ對中光子２做Ｂｅｌｌ基測量，并且將測量結(jié)果通過經(jīng)典信道告知Ｂｏｂ。??通過測量ｆｌｆ２ｄｌ或者ｆｌｆ２ｄ２，他們能夠得到最終的隱形傳態(tài)的實驗結(jié)果如下：??表２－１?Ｉｎｎｓｂｒｕｃｋ量子隱形傳態(tài)實驗結(jié)果??偏振?Ｆｈ?ｐ?ｐ?［ｎ?［Ｔ－??Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ?０６６?０６１?０６３?０６４?０．５７??數(shù)據(jù)來源：［Ｂｏｕｗｍｅｅｓｔｅｒ?ｌ＂７］??這個實驗中，Ｂｅｌｌ測量的效率僅為２５％，在后續(xù)的實驗中，效率提高到了?５０％。??由于實驗方案的限制

取而是四子ＧＨＺ：??Ｉ?Ｉ?Ｈ＼?Ｉ?Ｈ＼?Ｉ?Ｈ＼?Ｉ?＋＼ＶＷ?Ｖ）２１?Ｖ＼?ＩＶ），??采用類似的方案，最后待傳送粒子的狀態(tài)會剩余的三方共同擁有。雖然存一定的信息冗余度，但是可以為日后的量子糾錯服務(wù)。??當待傳送態(tài)不僅僅是一個孤立的粒子時，例如是ＥＰＲ對中的一個粒子，量隱形傳態(tài)再次展現(xiàn)出其有趣的一面。假定Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ共享２、１兩個粒子的最糾纏態(tài)，同時Ａｌｉｃｅ和Ｃｈａｒｌｉｅ共享３、４兩個粒子的最大糾纏態(tài)，則這四個粒的狀態(tài)可以表述成：??ｋ），２３４?＝ｋ）１２＜８）ｋ）３４??＝＾?（Ｉ?＾），?Ｉ?＾）２?－?Ｉ?＾），?Ｉ?＾）２?）?＾?（Ｉ?Ｈ＼?Ｉ?－?Ｉ?Ｖ＼?Ｉ?）??４（ｌ４＞＋〉２３－ｋ〉１４ｋ〉Ｂ－ｋ＋〉＞＋〉２３＋ｋ＿〉＞Ｌ）??對Ａｌｉｃｅ手中粒子２，３進行聯(lián)合的Ｂｅｌｌ測量，無論測量結(jié)果如何，Ｂｏｂ手中的粒１和Ｃｈａｒｌｉｅ手中的粒子４都將處于最大糾纏態(tài)。這個過程叫作量子糾纏交（ｑｕａｎｔｕｍ?ｓｗａｐｐｉｎｇ）。如圖所示：??


本文編號：3501207