【摘要】：量子糾纏是量子力學(xué)和量子信息科學(xué)中十分奇特也十分重要的課題。在量子力學(xué)中,它作為用來(lái)驗(yàn)證量子力學(xué)和各種隱變量理論正確性與否的重要的量子態(tài),對(duì)人們加深對(duì)量子世界的認(rèn)識(shí)起著十分重要的作用。而在量子信息科學(xué)中,對(duì)量子信息的存儲(chǔ),傳輸和處理都有賴于量子態(tài)的演化,而量子糾纏態(tài)無(wú)疑是眾多量子態(tài)中最為典型也最為重要的一種。量子糾纏在量子信息的兩大領(lǐng)域,即量子通信和量子計(jì)算中都有著十分重要的應(yīng)用。在量子通信當(dāng)中,量子糾纏是實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)必不可少的資源。而在量子計(jì)算當(dāng)中,對(duì)兩個(gè)量子比特最基本的門(mén)操作則是受控非門(mén)(CNOT),這種門(mén)操作事實(shí)上就是把兩個(gè)量子比特糾纏起來(lái)的過(guò)程。另一方面,量子糾纏又十分脆弱,它極易受到環(huán)境的影響而被破壞,即所謂的消相干,因此研究量子糾纏在不同信道中的演化則具有十分重要的意義。這也是本人將量子糾纏作為研究課題的原因。本論文所取得成果有:1.在實(shí)驗(yàn)上首次驗(yàn)證了與輸入態(tài)無(wú)關(guān)的Kochen-Specker理論。量子力學(xué)和隱變量的爭(zhēng)論從量子力學(xué)誕生之初便一直持續(xù)至今,從早期的局域隱變量理論,到后來(lái)環(huán)境無(wú)關(guān)隱變量理論,人們始終在嘗試通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)驗(yàn)證量子力學(xué)和隱變量理論哪個(gè)是正確的。對(duì)于局域隱變量理論,最為著名的是Bell不等式,而對(duì)于環(huán)境無(wú)關(guān)隱變量,則是Kochen-Specker不等式,即KS不等式。早期的KS不等式由于測(cè)量方向太多,難以在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證。最近與人提出,只需測(cè)量13個(gè)方向,便可完成與輸入態(tài)無(wú)關(guān)的KS不等式驗(yàn)證。我們依據(jù)他們提出的理論,利用雙折射晶體beam-displacer(BD)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,完成了對(duì)與輸入態(tài)無(wú)關(guān)的KS理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明量子力學(xué)是正確的。2.對(duì)量子關(guān)聯(lián)在不同信道中的演化進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。量子關(guān)聯(lián)在量子信道中的演化一直量子信息中十分重要的問(wèn)題,無(wú)論是量子通信還是量子計(jì)算,都和量子態(tài)的演化有十分密切的關(guān)系。一方面,量子關(guān)聯(lián)作為一種資源,在量子通信和量子計(jì)算中起著非常重要的作用,另一方面,量子關(guān)聯(lián)又會(huì)受到外界環(huán)境的影響逐漸消失,對(duì)量子信息處理產(chǎn)生不利影響,因此研究量子關(guān)聯(lián)在信道中的演化問(wèn)題便顯得尤為重要,我們依據(jù)早期的一篇理論文章,對(duì)量子糾纏在信道中的演化出現(xiàn)的非對(duì)稱情況進(jìn)行了具體的研究,得到了一些有趣且十分重要的結(jié)論。
【圖文】：

圖２．１第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ＥＮＩＡＣ逡逑作為量子信息的資源，量子糾纏無(wú)疑是十分重要的。量子糾纏是一種有別逡逑于任何經(jīng)典特征的量子現(xiàn)象，它最早由Ｓｃｈｒ６ｄｉｎｇｅｒ提出［７］，，曾一度被Ｅｉｎｓｔｅｉｎ逡逑用來(lái)作為攻擊量子力學(xué)完備性的武器，讓Ｂｏｈｒ頭疼不己，而如今他更多的是作逡逑為量子信息中不可或缺的關(guān)鍵資源來(lái)利用，沒(méi)有量子糾纏，量子信息的諸多操逡逑作便無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此對(duì)量子糾纏的研宄便具有十分重要的意義。另一方面，量逡逑子糾纏又十分脆弱，它極易受到環(huán)境的影響而消退，即消相干，因此研宄量子逡逑糾纏的動(dòng)力學(xué)演化特性有助于我們更好地利用量子糾纏完成量子信息中的各種逡逑操作。本文的主要內(nèi)容一方面是研宄環(huán)境無(wú)關(guān)隱變量理論和量子力學(xué)的正確性逡逑問(wèn)題，另一方面是系統(tǒng)地研宄了量子態(tài)在不同的量子信道下糾纏的演化情況。逡逑為了更好地了解量子信息科學(xué)，我們先簡(jiǎn)單介紹一下信息科學(xué)。信息科學(xué)逡逑是研宄信息的存儲(chǔ)，傳輸和處理的一門(mén)學(xué)科。進(jìn)入２０世紀(jì)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)和逡逑計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)于信息的存儲(chǔ)和處理的能力較之前己有很大的逡逑提高。而無(wú)線電在通信領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用也大大提高了人們傳輸信息的能力。同逡逑時(shí)，以Ｓｈａｎｎｏｎ為代表的一批信息科學(xué)家建立了一套經(jīng)典的信息理論，使得人逡逑

ＢＢｉＭｍ逡逑ｍＫｍ邋ｍ逡逑圖２．１第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ＥＮＩＡＣ逡逑作為量子信息的資源，量子糾纏無(wú)疑是十分重要的。量子糾纏是一種有別逡逑于任何經(jīng)典特征的量子現(xiàn)象，它最早由Ｓｃｈｒ６ｄｉｎｇｅｒ提出［７］，曾一度被Ｅｉｎｓｔｅｉｎ逡逑用來(lái)作為攻擊量子力學(xué)完備性的武器，讓Ｂｏｈｒ頭疼不己，而如今他更多的是作逡逑為量子信息中不可或缺的關(guān)鍵資源來(lái)利用，沒(méi)有量子糾纏，量子信息的諸多操逡逑作便無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此對(duì)量子糾纏的研宄便具有十分重要的意義。另一方面，量逡逑子糾纏又十分脆弱，它極易受到環(huán)境的影響而消退，即消相干，因此研宄量子逡逑糾纏的動(dòng)力學(xué)演化特性有助于我們更好地利用量子糾纏完成量子信息中的各種逡逑操作。本文的主要內(nèi)容一方面是研宄環(huán)境無(wú)關(guān)隱變量理論和量子力學(xué)的正確性逡逑問(wèn)題，另一方面是系統(tǒng)地研宄了量子態(tài)在不同的量子信道下糾纏的演化情況。逡逑為了更好地了解量子信息科學(xué)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O413

【參考文獻(xiàn)】

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1 李萌;黃運(yùn)鋒;郭光燦;;Quantum Correlations Evolution Asymmetry in Quantum Channels[J];Communications in Theoretical Physics;2017年03期

本文編號(hào)：2525845