糾纏光場的頻率變換與TTPC糾纏態(tài)的產(chǎn)生.pdf

1、量子信息與量子計算是利用量子力學(xué)系統(tǒng)完成信息的處理與傳送。量子信息與量子計算研究不僅具有廣闊的應(yīng)用前景，而且能夠加深我們對量子力學(xué)基本原理的認(rèn)識與理解。
　　在量子計算與量子信息處理中，量子糾纏起著至關(guān)重要的作用。量子糾纏是量子力學(xué)為人類信息科學(xué)的發(fā)展所提供的“天然資源”。制備多組分糾纏態(tài)是發(fā)展量子計算與量子信息網(wǎng)絡(luò)的前提，而執(zhí)行糾纏光的頻率變換，又是完成量子信息存儲與信息交換的技術(shù)手段之一。就讀博士期間，本人對連續(xù)變量糾纏態(tài)光場

2、的頻率變換方法進(jìn)行了理論研究。繼后，又完成了四組分糾纏態(tài)光場產(chǎn)生實驗，獲得TTPC四組分糾纏態(tài)。最后，設(shè)計了兩類基于四組分糾纏的量子邏輯門，為執(zhí)行連續(xù)變量量子計算作了前期準(zhǔn)備。
　　本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1分析了內(nèi)腔非線性和頻過程在糾纏態(tài)頻率變換過程中的量子特性。計算表明信號光在內(nèi)腔非線性作用下改變頻率，其量子特性可以保持不變。頻率變換后的輸出光束仍然與初始糾纏光束的另一半保持糾纏。計算了變頻后光場的量子關(guān)聯(lián)譜和糾

3、纏度隨初始壓縮因子、系統(tǒng)光學(xué)損耗以及和頻腔泵浦能量等物理參量的變化關(guān)系，為量子通訊網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)的設(shè)計提供了具體參考。
　　2實驗產(chǎn)生了一種新類型的、到目前為止還沒有qubit對應(yīng)的、不同于GHZ態(tài)和Cluster態(tài)糾纏類型的連續(xù)變量四組分糾纏態(tài)。以實驗可測參量為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了表征這類糾纏的完全不可分判據(jù)。與包含部分二組分關(guān)聯(lián)的GHZ和Cluster四組分糾纏態(tài)判據(jù)不同，在這種新類型糾纏態(tài)的三個判據(jù)不等式中，所有正交振幅和正交位相的關(guān)

4、聯(lián)方差，均包含四個糾纏模中的三個組分，因此我們稱之為完全三組分關(guān)聯(lián)態(tài)，即TTPC(totally three-party correlation)態(tài)。
　　3理論證明利用TTPC糾纏態(tài)可以實現(xiàn)受控非門(CNOT)邏輯運算，并設(shè)計了相應(yīng)的實驗方案。目前實驗工作正在進(jìn)行。
　　4設(shè)計了以線性Cluster四組分糾纏態(tài)為基本量子系統(tǒng)，執(zhí)行各種One-way量子邏輯運算的實驗方案。數(shù)值模擬了有噪聲情況下可能得到的實驗結(jié)果。
　

5、　所完成的有所創(chuàng)新的研究工作如下:
　　1從理論上證明了通過內(nèi)腔非線性和頻過程，對糾纏光束執(zhí)行頻率變換，可以保持初始的正交振幅和正交位相糾纏。數(shù)值計算了關(guān)聯(lián)譜和糾纏度隨和頻腔各種物理參量的變化關(guān)系，為今后量子通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計提供了理論參考。
　　2實驗產(chǎn)生了一種到目前為止還沒有qubit對應(yīng)的新類型連續(xù)變量四組分糾纏態(tài)，推導(dǎo)了驗證此類量子糾纏的完全不可分判據(jù)。最后的實驗結(jié)果符合糾纏態(tài)完全不可分判據(jù)要求。
　　3設(shè)計了