量子糾纏在基礎(chǔ)物理學(xué)中扮演著重要的角色,它是量子信息處理的核心資源,并且目前已得到廣泛的開發(fā)與應(yīng)用。在量子糾纏概念體系中,非局域性凸顯出量子世界與經(jīng)典世界的根本不同之處,并且量子非局域性在量子隱形傳態(tài)、量子糾纏交換、量子密集編碼以及量子計算中受到廣泛關(guān)注與應(yīng)用。本文主要討論了量子非局域性以及使用局域?yàn)V波器進(jìn)行隱藏非局域性的提取。我們首先介紹量子糾纏的研究背景和意義以及對非局域性的研究上的重要進(jìn)展。隨后,本文介紹了一些糾纏光源的基礎(chǔ)理論知識以及使用糾纏光源進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)操作。在糾纏光源制備上,本文主要介紹雙光子糾纏態(tài)的制備方案。我們使用自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換制備雙光子糾纏源,得到保真度為99.41%的最大糾纏態(tài)光源。在得到高保真度的糾纏光源的基礎(chǔ)上,一方面在實(shí)驗(yàn)上,我們使用了一種簡單且參數(shù)可調(diào)的局域態(tài)的制備方案。該方案包括基于自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換的雙光子糾纏光源以及由Sagnac環(huán)和退相干通道組成的可調(diào)參數(shù)的消相干通道兩部分。得到可調(diào)參數(shù)的局域態(tài)之后,我們使用了由BD干涉儀組成的POVM來構(gòu)成局域?yàn)V波器,并對得到的局域態(tài)進(jìn)行濾波操作之后,對濾波后的態(tài)進(jìn)行量子態(tài)層析測量后,分析出最終的量子態(tài)對應(yīng)的Be... 

【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

量子關(guān)聯(lián)的層級結(jié)構(gòu)[4]

在空間上是分開的，并且分別由兩個相距很遠(yuǎn)的觀察者Alice和Bob（見圖2.1）進(jìn)行測量。Alice可以從幾種可能的測量中選擇一種來對她的系統(tǒng)進(jìn)行測量，我們用x表示她的測量選擇，同樣，我們用y表示Bob的測量選擇。一旦執(zhí)行了測量，它們將在各自的系統(tǒng)上得到結(jié)果a和b。經(jīng)過一輪一輪的實(shí)驗(yàn)，即使對測量值x和y進(jìn)行了相同的選擇，獲得的結(jié)果a和b也可能有所不同。因此，這些結(jié)果通常由概率分布pabxy決定，該概率分布也可以取決于正在執(zhí)行的特定實(shí)驗(yàn)。通過重復(fù)實(shí)驗(yàn)足夠的次數(shù)并收集觀察到的數(shù)據(jù)，因此可以對這種概率進(jìn)行合理的估計。圖2.1Bell方案結(jié)構(gòu)圖當(dāng)實(shí)際進(jìn)行這樣的實(shí)驗(yàn)時（例如，通過生成成對的spin12粒子并測量不同方向上的每個粒子的自旋），通常會發(fā)現(xiàn)聯(lián)合概率存在以下關(guān)系：pabxypaxpby（2.2）從結(jié)果上表明，即使兩個系統(tǒng)相隔甚遠(yuǎn)，各個子系統(tǒng)得到的測量結(jié)果也并不是相互統(tǒng)計獨(dú)立。但單從結(jié)果上看并不表明一個系統(tǒng)會對另一系統(tǒng)的產(chǎn)生某種直接影響，因?yàn)檫@種相關(guān)關(guān)系可能只是揭示了兩個系統(tǒng)在交互時建立了某種依賴關(guān)系。在這里，我們需要引入局域隱變量概念進(jìn)行詳細(xì)說明。

南京郵電大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文第二章相關(guān)背景知識介紹7根據(jù)局域性假設(shè)，存在一組隱變量，其中隱變量會對雙方測量結(jié)果的聯(lián)合概率造成影響，一旦考慮了所有的隱變量，那么雙方得到的測量結(jié)果應(yīng)該是統(tǒng)計獨(dú)立，也就是滿足：pabxy,pax,pby,（2.3）如果局域隱變量理論成立，那么Alice與Bob構(gòu)成的復(fù)合系統(tǒng)，它們的聯(lián)合概率分布應(yīng)該滿足以下式子：pabxy=dqpax,pby,（2.4）其中集合，如果聯(lián)合概率統(tǒng)計分布不能分解成式（2.4），那么我們稱Alice，Bob構(gòu)成的復(fù)合系統(tǒng)符合量子力學(xué)假設(shè)，具有非局域性，反之則稱這樣的量子態(tài)為局域態(tài)。然而在實(shí)際應(yīng)用中，我們常用Bell不等式的另一個版本，CHSH不等式（1969年由JohnClauser等人提出）[22]，其思路與Bell不等式完全相似。在JohnClauser等人提出的實(shí)驗(yàn)中，仍然考慮粒子A與B構(gòu)成復(fù)合系統(tǒng)，Alice對粒子A相關(guān)物理量進(jìn)行測量，而Bob對粒子B相關(guān)物理量進(jìn)行測量，如圖2.1所示：圖2.2CHSH不等式實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖其中圖中的Z,X以及上圖未出現(xiàn)的Y是量子力學(xué)中常見的Pauli算符，一個二能級結(jié)構(gòu)的量子體系的力學(xué)量可以由這三種Pauli算符線性表示，其中這三種算符的表達(dá)式如下：01=10X，0-Y=0ii，10Z=0-1（2.5）CHSH不等式通過測量一組特定力學(xué)量來檢驗(yàn)量子力學(xué)隱變量理論，在具體CHSH不等式實(shí)驗(yàn)中，選取的物理量為：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Quantum nonlocality can be distributed via separable states[J]. Li-Jun Zhao,Yu-Min Guo,XianQing Li-Jost,Shao-Ming Fei.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2018(07)

博士論文
[1]基于高保真度多光子糾纏源的量子關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張超.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]量子通信中的量子消相干和量子中繼器[D]. 童朝陽.湖南師范大學(xué) 2008



本文編號：3387456