量子信息科學(xué)試圖利用量子層面的能力來(lái)實(shí)現(xiàn)在經(jīng)典層面不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。量子信息科學(xué)已經(jīng)為實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算和量子通信所需的物理資源奠定了充分的條件,但是人們對(duì)量子測(cè)量,并利用量子測(cè)量來(lái)完成各種任務(wù)的能力還沒(méi)有更深的理解。在這方面,一個(gè)重要的進(jìn)展是段路明等人提出的DLCZ方案,為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離量子通信和量子網(wǎng)絡(luò)上的糾纏分布奠定了基礎(chǔ)。DLCZ的理論方案是一種基于單光子探測(cè)原子糾纏的概率方案,在單光子探測(cè)中,光子源本質(zhì)上是不可分辨的,并且通過(guò)量子中繼器結(jié)構(gòu)在遠(yuǎn)距離之間建立起糾纏。DLCZ方案具有內(nèi)置的量子存儲(chǔ)功能并且在完成量子存儲(chǔ)和糾纏交換以后對(duì)量子態(tài)進(jìn)行糾纏純化,完全可以在當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn),并且實(shí)現(xiàn)了與以前更復(fù)雜的方案相同的目標(biāo)。在該方案提出后,基于原子系綜的量子中繼方案受到了廣泛的關(guān)注,利用自發(fā)Raman散射過(guò)程產(chǎn)生光與原子糾纏源,釋放一個(gè)光子的同時(shí)將一個(gè)自旋波儲(chǔ)存在原子系綜中。隨后通過(guò)讀取該自旋波,并將該自旋波轉(zhuǎn)化為光子進(jìn)行探測(cè),從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)光子之間的糾纏。本文主要介紹了量子信息的相關(guān)概念,87 Rb冷原子系綜的制備和基于87 Rb冷原子系綜光與原子糾纏源的制備,在該糾纏源的制備過(guò)程中,讀出... 

【文章來(lái)源】：山西大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：59 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

量子網(wǎng)絡(luò)

基于bR87冷原子系綜光與原子糾纏源產(chǎn)生2行分發(fā)。然而想要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量子網(wǎng)絡(luò)的前提條件是要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子節(jié)點(diǎn)之間的量子通訊。由于在遠(yuǎn)距離傳輸信道中不可避免的傳輸損耗和糾纏態(tài)的糾纏度會(huì)隨著在量子節(jié)點(diǎn)和信道中的一系列操作而降低等原因，實(shí)現(xiàn)一個(gè)遠(yuǎn)距離的量子通訊帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)[10-12]。為了解決這些問(wèn)題，在1998年，H.-J.Briegel等人提出了量子中繼的方案[13]，如圖1.2所示。在該方案中，為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)遠(yuǎn)距離量子節(jié)點(diǎn)之間的量子通訊（A節(jié)點(diǎn)到Z節(jié)點(diǎn)），將遠(yuǎn)距離的量子信道分成若干個(gè)子信道（A節(jié)點(diǎn)到B節(jié)點(diǎn)等），先在每一個(gè)子信道建立糾纏態(tài)并通過(guò)量子存儲(chǔ)將糾纏態(tài)存儲(chǔ)起來(lái)，然后在相鄰子通道之間進(jìn)行糾纏交換（B節(jié)點(diǎn)和C節(jié)點(diǎn)），實(shí)現(xiàn)了次臨近節(jié)點(diǎn)之間的糾纏（A節(jié)點(diǎn)和D節(jié)點(diǎn)等），以此類(lèi)推通過(guò)多次糾纏交換最終在遠(yuǎn)距離兩個(gè)量子節(jié)點(diǎn)之間建立起糾纏（A節(jié)點(diǎn)和Z節(jié)點(diǎn)）。糾纏交換克服了傳輸信道中的傳輸損耗。然而每一個(gè)子通道糾纏的產(chǎn)生是小概率的，所有的子信道同時(shí)產(chǎn)生糾纏態(tài)并糾纏交換成功的幾率是非常低的，所以要對(duì)每一個(gè)子信道產(chǎn)生的糾纏態(tài)進(jìn)行量子存儲(chǔ)，直到所有的子信道道都達(dá)到糾纏態(tài)。為了克服糾纏態(tài)的糾纏度會(huì)隨著在量子節(jié)點(diǎn)和信道中的一系列操作而降低，在量子存儲(chǔ)和糾纏交換后進(jìn)行糾纏純化。圖1.2量子中繼方案示意圖2001年，段路明等人提出了一個(gè)名為Duan-Lukin-Cirac-Zoller（DLCZ）的量子中繼方案[3]。該方案利用自發(fā)Raman散射過(guò)程，將原子系綜作為量子節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行量子態(tài)的產(chǎn)生，存儲(chǔ)以及測(cè)量。此方案一經(jīng)提出，便成為了最受歡迎的量子中繼方

基于bR87冷原子系綜光與原子糾纏源產(chǎn)生4圖1.3空間復(fù)用光與原子糾纏源實(shí)驗(yàn)研究[18]上述空間復(fù)用量子中繼方案中，每增加一個(gè)Stokes和Anti-stokes探測(cè)光路，所需要的資源空間將成倍的增加，這就限制了糾纏產(chǎn)生率的倍增。2007年C.Simon等人提出了時(shí)間復(fù)用的光與原子糾纏源的實(shí)驗(yàn)方案[21]。圖1.4時(shí)間復(fù)用量子中繼方案圖[21]在量子中繼方案中，將兩個(gè)長(zhǎng)距離的量子節(jié)點(diǎn)之間的信道分成了n個(gè)短距離的子信道，想要在短距離的節(jié)點(diǎn)之間(例如A和B之間)建立起糾纏就需要一個(gè)糾纏源和一個(gè)可以進(jìn)行量子存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器，記作ABS和ABM。在A和B（C和D）兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)自發(fā)Raman散射過(guò)程產(chǎn)生Stokes光子并發(fā)送到A和B（C和D）之間的中間站進(jìn)行聯(lián)合貝爾態(tài)測(cè)量建立起糾纏，同時(shí)將量子信息存儲(chǔ)在ABM（CDM）中。然后

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]讀出效率對(duì)光與原子糾纏產(chǎn)生的影響[J]. 王圣智,溫亞飛,張常睿,王登新,徐忠孝,李淑靜,王海.  物理學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]讀光強(qiáng)度對(duì)光與原子糾纏源讀出效率及糾纏質(zhì)量的影響[J]. 張常睿,王圣智,徐忠孝,李淑靜,王海.  量子光學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[3]自發(fā)Raman散射過(guò)程中寫(xiě)激發(fā)率對(duì)光與原子糾纏源質(zhì)量的影響[J]. 張浩毅,溫亞飛,周湃,袁亮,徐忠孝,李淑靜,王海.  量子光學(xué)學(xué)報(bào). 2018(02)
[4]冷原子EIT介質(zhì)中光存儲(chǔ)效率與再泵浦光強(qiáng)的關(guān)系[J]. 張志英,武躍龍,徐忠孝,陳力榮,李淑靜,王海.  量子光學(xué)學(xué)報(bào). 2013(04)

博士論文
[1]空間倍增量子界面的實(shí)驗(yàn)與理論研究[D]. 田龍.山西大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3308082