基于量子行走的纠缠度量的研究

论文摘要

量子纠缠是量子信息学中重要的资源。已有的研究结果表明标准量子行走中,硬币和行走者之间可以产生纠缠。这种纠缠可以量化并且纠缠值的大小可以通过冯诺依曼熵进行计算。因此对量子行走中纠缠度量的研究成为了目前最活跃的前沿研究领域之一。对基于量子行走的纠缠度量的研究,本文主要做了以下工作:(1)研究可扩展量子行走的性质和纠缠度量。主要介绍了通过在不同位置添加不同位相实现随位置变化演化操作的量子行走模型,并讨论添加这种位相对量子行走性质的影响,通过行走者在原点处的概率分布以及位置方差展示准周期性质。在此基础上,进一步研究了准周期演化量子行走模型的纠缠度量。本文通过纠缠熵度量硬币和行走者之间的纠缠关联。数值计算表明纠缠熵与系统初态、演化步数以及位相因子有关。选择合适的硬币操作,纠缠熵随着演化步数呈现准周期变化。对于给定初态,选择适当的位相因子和演化步数,可得到硬币与行走者处于最大纠缠态。在准周期量子行走的纠缠关联的研究基础上,本文继续讨论一个特定初始条件下量子行走的纠缠度量。量子行走过程中,对于特定系统初始态,本文对每一步演化操作后的末态以及纠缠熵进行计算,数值结果表明该特定初始条件下的量子行走进行1步演化操作后即可得到最大纠缠态。20步的演化步数中除了第2步的纠缠值较小,其余步对应最大纠缠态。(2)提出一个在光学系统中,光子的偏振态M和V分别代表硬币的状态0和1,采用环的结构,结合时间多路技术实现可扩展的量子行走的实验方案。行走者的位置通过光子到达探测器(APD)的不同时间表示。通过不同投影基的光子计数结果,由量子态层析计数可以得到硬币末态。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘文婷

导师: 张融

关键词: 量子行走,纠缠态,冯诺依曼熵,准周期演化

来源: 南京邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 南京邮电大学

分类号: O413

DOI: 10.27251/d.cnki.gnjdc.2019.001205

总页数: 63

文件大小: 1977K

下载量: 104

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