發(fā)布時(shí)間：2017-04-16 02:05

  本文關(guān)鍵詞：量子位移操作在量子信息中的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：量子信息是二十世紀(jì)八十年代興起的新興研究方向,它是量子力學(xué)與計(jì)算機(jī)信息相結(jié)合的產(chǎn)物。量子糾錯(cuò)技術(shù)是一種確定性技術(shù),即通過對(duì)量子比特的測(cè)量獲取量子比特的錯(cuò)誤信息并實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)。而量子態(tài)的提純、蒸餾和放大是一個(gè)概率性過程,目前其概率只有百分之一甚至1×10-6。量子糾纏態(tài)是量子信息中重要的量子資源之一,因此研究提高量子糾纏態(tài)的提純、蒸餾和放大概率的問題具有重要意義。本文從量子光場(chǎng)的位移操作出發(fā),首先研究了相干位移操作在連續(xù)變量量子糾纏態(tài)蒸餾中的應(yīng)用,其次提出了相干位移操作輔助下的量子放大方案,最后探索了量子放大器在量子目標(biāo)探測(cè)中的應(yīng)用。論文主要工作如下：1.研究了相干位移操作輔助下的量子糾纏蒸餾。光子擦除是使用最廣泛的糾纏蒸餾方案。針對(duì)光子擦除型糾纏蒸餾方案產(chǎn)出糾纏質(zhì)量低的問題,設(shè)計(jì)了基于光學(xué)分束器和相干態(tài)光場(chǎng)的位移操作方案。理論推導(dǎo)出一階量非零的高斯量子態(tài)相空間到光子數(shù)空間的轉(zhuǎn)化定理。籍此定理刻畫了輸出糾纏的糾纏度與相干位移操作之間的關(guān)系,得到輸出糾纏在α’=±0.30時(shí)達(dá)到極大值。研究了分束器透過率T0變化時(shí)輸出糾纏的糾纏度以及成功概率的變化情況,當(dāng)T0=0.99時(shí),輸出糾纏度為EN=1.0542,成功概率為Pdist=7.96×10-5。2.研究了位移操作輔助下的量子線性放大器。量子線性放大器可以提高量子態(tài)傳輸?shù)谋Ｕ娑?提高量子通信抗干擾、抗損耗能力。針對(duì)目前量子線性放大器放大增益和放大成功概率低的問題,提出了相干位移增強(qiáng)型量子線性放大器方案。在0-1光子數(shù)子空間中,給出了位移操作提升量子線性放大器的物理機(jī)制,推導(dǎo)出放大增益得以進(jìn)一步提高所需的位移操作的閾值,基于局部位移操作的量子放大器相比Ralph方案的放大增益g增大了(1—β/α)g/(1+αβ)倍,即當(dāng)-1/αβ0時(shí),量子放大器的放大增益提高。應(yīng)用態(tài)空間向光子數(shù)空間轉(zhuǎn)化定理,在0-1光子數(shù)空間和多光子空間中,驗(yàn)證了放大增益對(duì)位移量的依賴關(guān)系,給出了透過率分別為T0=0.8和T0=0.9時(shí)的△2對(duì)于β的依賴關(guān)系。研究了采用實(shí)際位移操作和非理想單光子源條件下,量子放大器的放大增益和放大概率問題,并對(duì)基于位移操作和基于壓縮操作的放大器進(jìn)行了對(duì)比,引入相干態(tài)|β以后,其它條件不變的情況下,相應(yīng)的放大增益從3提高到5.8。3.研究了量子放大器在量子目標(biāo)探測(cè)中的應(yīng)用。量子目標(biāo)探測(cè)是基于量子糾纏態(tài)和量子測(cè)量實(shí)現(xiàn)的新型目標(biāo)探測(cè)方法。本文首次將量子線性放大器與量子目標(biāo)探測(cè)結(jié)合起來,將量子放大器置于量子目標(biāo)探測(cè)的輔助光路上,通過改變放大器中的分束器的透過系數(shù),調(diào)節(jié)放大器的放大增益,驗(yàn)證了量子線性放大器對(duì)于降低量子資源、提高量子目標(biāo)探測(cè)可用性方面所具有的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)目前量子目標(biāo)探測(cè)消耗的糾纏數(shù)目大的實(shí)際問題,本文設(shè)計(jì)了量子目標(biāo)探測(cè)中的光場(chǎng)放大方案,給出了放大增益存在下的目標(biāo)探測(cè)誤判概率的計(jì)算方法。進(jìn)而,利用典型實(shí)驗(yàn)參數(shù),在弱噪聲和強(qiáng)噪聲兩種環(huán)境下驗(yàn)證了量子放大器可以大大降低糾纏消耗,在典型實(shí)驗(yàn)參數(shù)和誤判概率給定時(shí),量子目標(biāo)探測(cè)所需的資源數(shù)目可以降低約3到10倍。
【關(guān)鍵詞】：量子光場(chǎng) 量子位移操作 量子線性放大器 量子目標(biāo)探測(cè)
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O413;TN918
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)13
• 1.3 本文的組織13-15
• 第二章 量子光場(chǎng)的基本理論15-21
• 2.1 光場(chǎng)量子化15-17
• 2.2 光場(chǎng)FOCK態(tài)空間表象17
• 2.3 光場(chǎng)相空間表象17-18
• 2.4 量子光場(chǎng)的測(cè)量18-20
• 2.4.1 理想的光子數(shù)測(cè)量19-20
• 2.4.2 開關(guān)型光子測(cè)量20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 第三章 相干位移操作在連續(xù)變量量子糾纏蒸餾中的應(yīng)用21-35
• 3.1 相干位移操作21-23
• 3.2 量子態(tài)演化及量子態(tài)從相空間向光子數(shù)空間的轉(zhuǎn)化定理23-25
• 3.3 量子光場(chǎng)的分束操作25-29
• 3.4 位移操作輔助下的糾纏蒸餾方案29-32
• 3.5 糾纏及蒸餾成功概率32-34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 第四章 相干位移操作輔助下的量子放大方案35-43
• 4.1 相干位移算符輔助下的量子放大器方案36-37
• 4.2 物理實(shí)現(xiàn)量子放大器方案中的位移操作37-39
• 4.3 基于現(xiàn)實(shí)單光子源的放大方案39-42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 第五章 量子放大器在量子目標(biāo)探測(cè)中的應(yīng)用43-53
• 5.1 量子放大器輔助下的量子目標(biāo)探測(cè)43-46
• 5.2 低噪聲條件下的量子目標(biāo)探測(cè)研究46-48
• 5.3 強(qiáng)噪聲環(huán)境下的量子目標(biāo)探測(cè)研究48-52
• 5.4 本章小結(jié)52-53
• 第六章 總結(jié)與展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 作者簡(jiǎn)歷60

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王志偉;周祥發(fā);黃運(yùn)鋒;張永生;任希鋒;郭光燦;;基于局域操作下的兩量子比特混態(tài)糾纏蒸餾實(shí)驗(yàn)研究[J];物理;2006年11期

  本文關(guān)鍵詞：量子位移操作在量子信息中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：309750