量子力學(xué)與信息學(xué)的結(jié)合產(chǎn)生了量子信息學(xué)。量子信息學(xué)的基礎(chǔ)是使用量子態(tài)來編碼信息,即量子比特。由于量子系統(tǒng)擁有糾纏和相干等量子關(guān)聯(lián),這些關(guān)聯(lián)使得某些量子任務(wù)擁有超越經(jīng)典任務(wù)的能力。由于這種重要性,糾纏和相干的資源化理論依次建立。在各種量子體系中,線性光學(xué)體系在研究量子系統(tǒng)性質(zhì)方面擁有非常顯著的優(yōu)勢,其中包括:光子與周圍環(huán)境的耦合非常弱,光學(xué)體系的相干時間非常長,實驗可以在常溫下進行。因此,本文著眼于利用線性光學(xué)體系來研究量子系統(tǒng)的相干與糾纏的探測和度量。其中,第五到七章是本文的重點。第五章.量子相干應(yīng)用:多路徑干涉儀波粒二象性測量由于光子的波動性一開始是用干涉可見度來刻畫的,因此,光子在干涉儀中的波粒二象性刻畫和實驗驗證,長期停留在兩路徑的情形。隨著量子相干資源化理論的興起,研究者們提出了使用量子相干來刻畫干涉儀中光子的波動性的方法,因此,適用于多路徑的波粒二象性關(guān)系刻畫的公式被陸續(xù)提出。在本章,我們搭設(shè)了一個三路徑馬赫-曾德干涉儀,使用l1范數(shù)相干度量刻畫的相干來表達光子的波動性,實驗上驗證了一種緊的波粒二象性關(guān)系。第六章.與測量設(shè)備無關(guān)的通用糾纏目擊實現(xiàn)糾纏目擊的提出是為了幫助實驗者... 

【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

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
第二章 線性光學(xué)系統(tǒng)介紹
    2.1 量子光源
        2.1.1 預(yù)報單光子源
        2.1.2 糾纏光源
    2.2 量子態(tài)演化
    2.3 量子測量
    2.4 小結(jié)
第三章 量子糾纏
    3.1 糾纏的定義
    3.2 糾纏判定準則
        3.2.1 PPT準則(positive partial transpose criterion, PPT criterion)
        3.2.2 矩陣重排準則(matrix realignment criterion)
    3.3 糾纏的分類
    3.4 糾纏目擊(entanglement witness)
        3.4.1 糾纏目擊的性質(zhì)
        3.4.2 糾纏目擊的設(shè)計
        3.4.3 糾纏目擊的缺陷
        3.4.4 與測量設(shè)備無關(guān)的糾纏目擊
    3.5 糾纏的度量
        3.5.1 糾纏度量要滿足的公理化條件
        3.5.2 糾纏蒸餾(entanglement of distillation)
        3.5.3 糾纏形成(entanglement of formation)
        3.5.4 concurrence
        3.5.5 negativity
        3.5.6 糾纏相對熵(relative entropy of entanglement)
        3.5.7 糾纏魯棒性(robustness of entanglement)
    3.6 小結(jié)
第四章 量子相干
    4.1 量子相干的資源化理論
        4.1.1 非相干態(tài)的定義
        4.1.2 最大相干態(tài)的定義
        4.1.3 非相干操作的定義
    4.2 相干度量
        4.2.1 具有操作意義的相干度量
        4.2.2 滿足公理化條件的相干度量
        4.2.3 常用的相干度量
    4.3 相干目擊
    4.4 小結(jié)
第五章 量子相干應(yīng)用:多路徑干涉儀波粒二象性測量
    5.1 波粒二象性介紹
        5.1.1 兩路徑干涉儀中的波粒二象性
        5.1.2 基于l_1范數(shù)定義的波粒二象性
    5.2 多路徑干涉儀的波粒二象性
        5.2.1 方案介紹
        5.2.2 實驗實施和裝置
        5.2.3 可見度C和可區(qū)分度D的求值
        5.2.4 數(shù)據(jù)分析
    5.3 小結(jié)
    5.4 附錄: 三路徑干涉儀密度矩陣ρ的推導(dǎo)
第六章 與測量設(shè)備無關(guān)的通用糾纏目擊實現(xiàn)
    6.1 問題背景
        6.1.1 糾纏目擊存在的問題
        6.1.2 NPT糾纏的分類
    6.2 通用糾纏探測
        6.2.1 半量子游戲框架及其與糾纏探測的聯(lián)系
        6.2.2 MDI-UEW
        6.2.3 糾纏目擊度量(entanglement-witness measure,EWM)
    6.3 實驗實施和裝置
    6.4 數(shù)據(jù)分析
    6.5 小結(jié)
    6.6 附錄:本章公式推導(dǎo)
        6.6.1 糾纏目擊算子拆分為量子問題態(tài)
        6.6.2 實驗中使用的正定算符值測量(POVM)
        6.6.3 貝爾對角態(tài)的分類
        6.6.4 選擇W_0作為量子問題態(tài)來源的原因
        6.6.5 遍歷獲得最優(yōu)POVM基Z的方法
第七章 計算機輔助的實驗技術(shù)
    7.1 什么是計算機輔助技術(shù)
    7.2 為什么要使用計算機輔助技術(shù)
    7.3 實現(xiàn)技術(shù)
        7.3.1 圖形界面程序
        7.3.2 面向?qū)ο缶幊?br>        7.3.3 CSharp語言簡介
    7.4 綜合硬件控制程序設(shè)計
        7.4.1 常用硬件介紹
        7.4.2 需求分析
        7.4.3 類設(shè)計的實例
        7.4.4 界面構(gòu)建
    7.5 使用方法介紹
    7.6 小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果


【參考文獻】：
博士論文
[1]基于線性光學(xué)系統(tǒng)的量子信息實驗研究[D]. 王軼韜.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018



本文編號：3198210