量子多体纠缠的制备与转化

论文摘要

Knill–Laflamme–Milburn（KLM）Entanglement最先被提出来是一种用来降低线性光学量子计算误差,继而提高量子计算效率的多量子比特纠缠态。本文基于弱交叉克尔非线性首先制备了多光量子比特的KLM纠缠态。其中量子比特信息编码在光子的两个偏振态上（竖直和水平）。文章采用坐标测量和动量测量来对量子叠加态实现非破坏性的区分测量。此外,由于KLM纠缠态具有与W纠缠态相似的鲁棒性——当纠缠态其中的一个量子比特被破坏掉,剩余的比特仍然能保持纠缠的特性,文章研究了这两种量子纠缠的关系,实现了它们之间的相互转化。此外,因为W纠缠态与Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）纠缠态作为两种不同的多比特量子纠缠代表,它们之间的转化被认为不能通过局部操作和经典通信来实现,后来人们通过随机的局部操作和经典通信,或者耗散等过程实现了它们之间的转化。考虑到此前人们对W纠缠态与GHZ纠缠态的转化研究与关注,本文进一步探究了KLM纠缠态与GHZ纠缠态的关系,也实现了它们之间的相互转化。在对KLM纠缠的制备与转化过程中,通过对剩余光子的迭代利用,我们的方案具有很高的单光子源和纠缠源利用率。通过对比KLM纠缠态、W纠缠态与GHZ纠缠态,文章发现,KLM纠缠态在形式上含有GHZ纠缠态的纠缠形式同时具有类似W纠缠态的纠缠鲁棒特性,因此文章猜想,在某种程度上,KLM纠缠态可以被看作是W纠缠态与GHZ纠缠态的“复合物”。这样KLM纠缠态向W纠缠态与GHZ纠缠态的转化就可以容易被理解了。同时这也将有助于深化和扩展量子纠缠在量子信息处理中的应用与研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 2 光量子信息处理基础
•   2.1 一些基本的线性光学元件
•   2.2 交叉克尔效应的相关介绍
•   2.3 相干光相位区分——零差测量
•     2.3.1 坐标正交分量
•     2.3.2 动量零差测量
• 3 基于弱交叉克尔效应制备光量子KLM纠缠态
•   3.1 前言
•   3.2 两量子比特KLM纠缠态的制备
•     3.2.1 基于光子数编码的两量子比特KLM纠缠态
•     3.2.2 基于光子偏振态编码的两量子比特KLM纠缠态
•   3.3 三量子比特到任意量子比特的KLM纠缠态制备
•   3.4 本章小结
• 4 KLM纠缠态与GHZ纠缠态的相互转化
•   4.1 引言
•   4.2 GHZ纠缠态到KLM纠缠态的转化
•     4.2.1 两量子比特Bell纠缠态到KLM纠缠态的转化
•     4.2.2 多量子比特GHZ纠缠态到KLM纠缠态的转化
•   4.3 KLM纠缠态到GHZ纠缠态的转化
•   4.4 误差分析
•   4.5 本章小结
• 5 KLM纠缠态与W纠缠态的相互转化
•   5.1 前言
•   5.2 三量子比特W纠缠态与KLM纠缠态的相互转化
•     5.2.1 三量子比特W态到KLM态的转化
•     5.2.2 三量子比特KLM态到W态的转化
•   5.3 n量子比特KLM纠缠态到W纠缠态的转化
•   5.4 误差分析
•   5.5 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 在学期间发表的学术论文与研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 申彩鹏

导师: 梁二军

关键词: 弱交叉克尔非线性,纠缠制备,纠缠转化,纠缠态

来源: 郑州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 郑州大学

分类号: O413

总页数: 56

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