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量子纠缠和纠缠转换的研究

本文围绕量子纠缠的度量、性质和纠缠的转换进行了研究。主要内容包括:详细阐述了两体纠缠度量须满足的基本条件,以及五种基本纠缠度量:von Neumann熵、结构纠缠、提取纠缠、相对熵纠缠和纠缠单调,给出了一类态相对熵纠缠的解析计算公式。证明了结构纠缠小于互信息,同时证明了对于任意的量子态(除了经典关联为0的态),它的两个约化密度矩阵的直积不可能为它的最近分离态。研究了在纠缠的两体两维系统中,一个系统的一些操作可导致另一个系统发生相应的变化。这些能影响另一个系统的操作就是PS操作(不完备的测量操作),并得出了在一系统的PS操作下,另一个系统转换后的约化态。利用这个公式,讨论了如何概率地远距态纯化和远距态制备。借助于两体纠缠纯态转换的Nielsen定理,指出了纠缠可用来帮助纠缠纯态的转换,并且证明了在局域操作和经典通信下,两个不存在相互作用的纯态系统的信息可以发生互换。利用辅助系统得到了在局域操作和经典通信下,一定的纠缠纯态转换到特定  (本文共104页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东师范大学
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光量子纠缠态的制备与应用

量子纠缠态在基本量子物理研究领域中有着极其重要的地位,同时又是量子信息技术的核心问题。光量子纠缠态也是量子光学领域最近的研究热点。本文简单介绍了光量子纠缠态的研究进展,重点论述了双光子纠缠态的制备与应用方案。非线性晶体中的自发参量下转换过程是目前最普遍的光量子纠缠态的制备方案,本文详细介绍了自发参量下转换产生纠缠光子对方案的原理。很多纠缠态的实验都在这个基础上展开,但一般来说,参量下转换产生纠缠光子对的效率很低,因此提高纠缠光子对的效率是需要迫切解决的问题。为此本文又进一步介绍了利用准相位匹配过程制备光量子纠缠态的方案,并提出了应用准周期准相位匹配晶体中的参量混频过程制备光量子纠缠态的方案。近年来,纠缠态,特别是双光子纠缠态,已经不再拘束于当初EPR(爱因斯坦Einstein,波多尔斯基Podolsky和罗素Rosen)提出的深奥玄妙的理论概念,而被应用到很多高新技术和基础研究领域,比如:光探测器量子效率绝对标定及光辐射绝对测量...  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
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量子纠缠源的制备和应用

量子纠缠是量子力学特有的一个特征,也是和经典力学最不相同的一个地方。量子纠缠是多个量子系统之间的非定域、非经典的强关联。量子纠缠从被提出到完善已经发展了近百年,各种制备方法和各种方面的应用也相继被提出。量子纠缠的主要制备方法有以下几个:基于非线性晶体的二阶非线性的自然参量下转换和准相位匹配技术;基于光纤三阶非线性效应的四波混频;基于光学参量的压缩态纠缠源。随着量子纠缠源被制备出来,量子纠缠的应用也得到了很大的发展,如量子隐形传输,纠缠交换,量子密钥分配,量子密集编码等通信方面的研究,还有量子计算机、量子成像、量子测距、量子时钟同步等等。论文内容分成了三个部分,第一部分是量子纠缠源的发展、基础知识和量子纠缠源的主要应用;第二部分是量子纠缠源的制备,并详细地介绍了自然参量下转换的方法制备两方纠缠源的实验,我们用的晶体是BBO晶体,描述了整个实验的原理、流程和结果;第三部分是量子纠缠源的一个应用,连续变量量子匿名投票。其中二,三是我主...  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

山西大学
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双腔系统中的两原子纠缠

与经典的理论不同,量子纠缠是量子体系之间非定域性关联,作为一种重要的物理资源,量子纠缠在量子信息科学中起着关键的作用。近年来,量子纠缠的研究主要包括以量子纠缠的制备、量子纠缠的度量和量子纠缠的利用三个方面。人们通过不同的量子体系,如腔QED,离子阱,线性光学系统等,实现了纠缠的制备。量子纠缠的度量是对体系所带纠缠量的定量描述,尽管人们对纠缠的度量不断进行深入的研究,但对两体纠缠度的描述是比较完善的,而对于多体纠缠度的描述仍然是不明确的。因此,对于多体纠缠的度量的探究仍是需要逐步完善的课题。量子纠缠在动力学演化过程中会表现出一些特性,如纠缠猝死(entanglement sudden death (ESD))、纠缠恢复(revival of entanglement)和纠缠忽然产生(entanglement sudden birth (ESB))。这些特性与消相干行为不同,后者表现出一种无限时间内的渐进过程,而前者则是在有限时间内...  (本文共52页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
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量子导航定位中的测量技术实验研究

导航定位技术在国民经济和军事安全方面的作用举足轻重。同时在信息技术日益发展,国际竞争日益加剧的当今社会,人们对测量精度的要求不断提高。传统导航定位技术由于使用普通激光源和光场强度分布测量方案,在测量精度和测量距离上都受到很大限制。随着量子理论发展,量子纠缠光应用技术日益成熟,使用二阶关联特性研究测距、定位、时钟同步、量子成像等技术具有独特优势,一经提出就引起广泛关注。在理论研究方面,量子纠缠光的二阶关联特性在测距定位和时钟同步技术中的测量精度可超越散粒噪声极限,接近海森堡测量极限。在实验研究方面,量子纠缠光的二阶关联特性也有相关的原理性验证试验论证其在测量方面的优势。现阶段量子纠缠光的关联特性可用于光纤时域发射,精密测距,定位,时钟同步等。本文将基于量子纠缠光的二阶关联特性,主要介绍量子导航定位中测距技术和时钟同步技术。主要内容如下:1.基于量子纠缠光的长距离测距技术当前,基于量子纠缠光的二阶关联特性的理论和实验研究都证明了,量...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南师范大学
湖南师范大学

耗散环境下两量子比特系统的量子纠缠和量子失协动力学

在量子信息处理与量子计算领域中,量子纠缠被认为是重要的资源,在诸多量子任务中——如量子密钥分配、量子密集编码、量子秘密共享、量子安全直接通信、大数因子分解量子算法、量子搜索算法等,它是不可或缺的关键因素。量子失协(quantum discord)可以俘获非纠缠态中的量子关联,它也许能够解释为什么某些应用可分离态完成的量子信息处理任务,也具有超越经典信息处理的优势。因为任何一个真实的量子系统与周围环境之间不可避免的相互作用会导致量子系统的退相干,并且不同的环境种类以及系统与环境之间不同的相互作用方式会使得量子系统的退相干性质完全不同,从而它的量子关联的演化行为也不相同。所以,研究各种环境模型下量子纠缠和量子失协的动力学性质,进而找到有效控制开放量子系统的量子纠缠和量子失协的方法,构建有用的量子信息处理系统是一个重要课题。本文应用开放量子系统理论和量子纠缠与量子失协基本理论研究耗散环境下两量子比特系统的量子纠缠和量子失协动力学,取得...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>