基于量子随机行走的多光子纠缠态制备方案研究

论文摘要

量子纠缠在量子计算、量子通讯中扮演着举足轻重的角色。由于多体纠缠态的纠缠结构比两体纠缠态复杂,因此其制备难度远高于两体纠缠态。W态和GHZ态是两种不等价的多粒子纠缠态,它们之间无法仅通过局域操作和经典通信实现完美的相互转化。因此,如何利用现有的物理系统有效地实现多粒子纠缠态的制备是一个重要的研究课题。作为飞行比特的光子系统是实现量子通信的首选系统,因此我们将重点研究光学系统中多粒子纠缠态的制备。现有的光子耦合机制均基于分束器(BS),但BS一旦制作成功,其参数不能被修改,这就极大限制了基于BS的光子耦合机制的应用范围。因此,从根本上说,我们需要设计新的光子耦合机制。量子随机行走是经典随机行走在量子领域的推广,在光学量子行走中,具有正交偏振态的光子将分别行走到不同的位置。量子随机行走的这种从光子偏振自由度到空间位置自由度的控制特性使其具有耦合光子的可能。本论文拟借助量子行走的控制特性设计无需BS的光子耦合机制,并基于此设计制备多光子纠缠态的物理方案。本论文的主要成果如下:一、基于量子随机行走提出了三光子W态和四光子Cluster态的制备方案。该方案中各光子拥有独立的空间自由度。经过量子行走过程,处于不同偏振态的光子会进入不同位置的路径中,再经过适当的轨迹交换操作和后选择操作可以使光子演化到目标纠缠态。方案中光子间的耦合机制不依赖于BS,而是由更简单的光子轨迹交换操作代替,使得方案更简便易行。二、基于量子随机行走提出了简化版本的三光子W态和GHZ态以及四光子Cluster态的制备方案。该方案中所有光子共享同一空间自由度,相比于每个光子占有独立的空间自由度的制备方案,该简化版本的方案大大减少了光学器件的使用,进而大大降低了整个方案的实际误差。本方案无需辅助光子,光子的轨迹交换与后选择实现了光子在偏振自由度上的耦合。三、将三光子W态的制备方案进行扩展,提出了N光子W态的制备方案。从原理上说此方案可以扩展到无穷多光子W态的制备。经验算,光子数达到50个时,本方案仍具有理论上的可行性。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 鞠乐

导师: 杨名

关键词: 量子随机行走,纠缠态制备,光子偏振态

来源: 安徽大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 安徽大学

分类号: O431.2

总页数: 46

文件大小: 1907K

下载量: 88

相关论文文献

• [1].基于半诚信第三方的χ型纠缠态的半量子隐私比较协议[J]. 计算机应用与软件 2020(05)
• [2].基于d维三粒子纠缠态的量子投票表决方案[J]. 电子学报 2020(07)
• [3].大规模纠缠态制备方法研究[J]. 安徽大学学报(自然科学版) 2018(04)
• [4].基于线性光学的多通道混合纠缠态[J]. 量子光学学报 2017(02)
• [5].通过超纠缠态的双向远程态准备（英文）[J]. 内江师范学院学报 2020(02)
• [6].一个特殊五粒子纠缠态的制备方案（英文）[J]. 量子电子学报 2017(04)
• [7].两体纠缠态的应用[J]. 温州大学学报(自然科学版) 2010(02)
• [8].三粒子W纠缠态的概率量子隐形传态[J]. 淮阴师范学院学报(自然科学版) 2008(03)
• [9].远程制备多粒子纠缠态优化方案[J]. 淮阴师范学院学报(自然科学版) 2008(02)
• [10].基于五粒子不对称纠缠态的量子秘密共享方案[J]. 计算机应用与软件 2020(09)
• [11].基于绝热捷径快速实现远距离的四维纠缠态的制备[J]. 物理学报 2018(16)
• [12].基于可重用的不对称三粒子纠缠态的量子秘密共享[J]. 计算机应用研究 2016(04)
• [13].微波场纠缠态的制备[J]. 山西大同大学学报(自然科学版) 2013(04)
• [14].任意多体高维偏振纠缠态的有效制备[J]. 中国科学:物理学 力学 天文学 2012(08)
• [15].基于部分纠缠态的量子安全直接通信协议[J]. 计算机工程 2010(02)
• [16].基于纯纠缠态的量子安全直接通信协议[J]. 国防科技大学学报 2009(02)
• [17].利用两个二粒子部分纠缠态实现两个目标共享的量子隐形传态[J]. 佛山科学技术学院学报(自然科学版) 2008(02)
• [18].未知二粒子纠缠态及其正交态的概率克隆[J]. 安徽大学学报(自然科学版) 2008(03)
• [19].基于Λ型原子的纠缠态融合研究综述[J]. 安徽大学学报(自然科学版) 2018(04)
• [20].基于免退纠缠态的原子态隐形传输[J]. 光学学报 2015(03)
• [21].利用二粒子纠缠态隐形传递未知二粒子量子态[J]. 计算机工程与应用 2015(18)
• [22].基于新的二粒子纠缠态的仲裁量子签名协议[J]. 计算机应用与软件 2015(11)
• [23].基于纠缠态的异步量子直通协议[J]. 信息与电脑(理论版) 2013(08)
• [24].绝热技术制备纠缠态的研究[J]. 泉州师范学院学报 2011(06)
• [25].量子隐形传态中纠缠态制备的研究进展[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版) 2009(01)
• [26].利用部分纠缠态确定性实现量子远程态制备(英文)[J]. 湖南文理学院学报(自然科学版) 2009(03)
• [27].利用部分纠缠态实现多原子类猫态的离物传送[J]. 湘潭大学自然科学学报 2008(01)
• [28].基于非简并光学参量放大器产生光学频率梳纠缠态[J]. 物理学报 2020(12)
• [29].用4粒子Ω纠缠态实现多粒子隐形传态[J]. 江西师范大学学报(自然科学版) 2013(06)
• [30].基于4粒子纠缠态的量子安全直接通信[J]. 江西师范大学学报(自然科学版) 2013(03)

标签：量子随机行走论文;  纠缠态制备论文;  光子偏振态论文;