作為過去的二十年內(nèi)發(fā)展起來的最令人激動的科學(xué)進展之一,量子信息科學(xué)在量子通訊和量子計算兩個研究方向上取得了顯著的研究成果。量子通訊具有受到物理原理決定的絕對安全性,而微觀物理系統(tǒng)狀態(tài)的疊加性質(zhì)使得人們可以設(shè)計具有并行運算能力的超快量子算法,這是量子計算裝置特有的性質(zhì)。量子糾纏是量子系統(tǒng)之間的一種非定域的關(guān)聯(lián),它作為一種核心的物理資源在大量的量子通訊協(xié)議中具有廣泛的應(yīng)用價值。同時,與經(jīng)典計算機的邏輯操作原理相似,量子計算過程也是由各種基礎(chǔ)的量子邏輯門構(gòu)成。所以關(guān)于量子糾纏態(tài)和量子邏輯門的研究始終在量子信息科學(xué)的發(fā)展中占據(jù)重要地位。本文主要是利用腔量子電動力學(xué)范疇內(nèi)的物理裝置研究量子糾纏態(tài)的制備和量子邏輯門的實現(xiàn),并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一些量子態(tài)操控的方案。利用原子和量子化腔場耦合的腔量子電動力學(xué)(QED)系統(tǒng),首先介紹了單光子脈沖從光學(xué)腔中輸入和輸出的腔輔助相互作用過程�；谇惠o助相互作用的原理,提出了一種實現(xiàn)兩個非正交量子態(tài)的比較方案,這里的量子態(tài)的信息被編碼在原子能級的基態(tài)上。然后基于量子態(tài)的比較過程設(shè)計了一種未知量子態(tài)的無錯區(qū)分方案,這在許多的量子保密通訊協(xié)議中有重要意義。利用腔QED...

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 量子信息科學(xué)基礎(chǔ)
        1.2.1 量子糾纏
        1.2.2 量子邏輯門
    1.3 研究現(xiàn)狀和主要存在的問題
    1.4 研究的目的和意義
    1.5 本文研究的主要內(nèi)容
第2章 腔輔助的相互作用系統(tǒng)及其應(yīng)用
    2.1 引言
    2.2 單邊腔中輸入輸出過程的原理
    2.3 未知量子態(tài)的比較和區(qū)分
        2.3.1 基本物理模型和公式
        2.3.2 明確的未知原子態(tài)比較
        2.3.3 基于量子態(tài)比較的區(qū)分方案
        2.3.4 分析和討論
    2.4 本章小結(jié)
第3章 利用原子-腔系統(tǒng)制備KLM型原子糾纏態(tài)
    3.1 引言
    3.2 制備兩原子KLM態(tài)的兩種方案
        3.2.1 基于耦合腔系統(tǒng)的KLM態(tài)制備
        3.2.2 基于腔輔助相互作用的KLM態(tài)制備
    3.3 分析與討論
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于金剛石NV中心的糾纏態(tài)和量子門
    4.1 引言
    4.2 NV中心與諧振器的耦合系統(tǒng)
    4.3 NV中心糾纏態(tài)制備和應(yīng)用
        4.3.1 三個NV中心GHZ態(tài)的制備
        4.3.2 兩個NV中心Bell態(tài)的制備
        4.3.3 NV中心之間的量子態(tài)轉(zhuǎn)移
        4.3.4 糾纏態(tài)制備的精確度分析
    4.4 基于NV-MTR系統(tǒng)實現(xiàn)通用量子門
        4.4.1 通用量子門的實現(xiàn)和應(yīng)用
        4.4.2 量子門方案的精確度分析
    4.5 實驗可行性討論
    4.6 本章小結(jié)
第5章 非最大自旋糾纏態(tài)的糾纏濃縮
    5.1 引言
    5.2 自旋量子態(tài)的糾纏濃縮方案
        5.2.1 未知系數(shù)的糾纏態(tài)濃縮過程
        5.2.2 已知系數(shù)的糾纏態(tài)濃縮過程
    5.3 擴展的濃縮方案
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝
個人簡歷



本文編號：3962523