量子糾纏態(tài)的制備、應(yīng)用及非局域性.pdf

1、量子信息學(xué)已經(jīng)成為過去二十年來興起的最激動(dòng)人心的科學(xué)進(jìn)展之一。由量子信息學(xué)而新興的技術(shù)發(fā)展，諸如量子密碼、量子通信和量子計(jì)算等引起了物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、計(jì)算機(jī)專家、電子工程師等眾多領(lǐng)域的專家的廣泛關(guān)注。量子糾纏現(xiàn)象是量子力學(xué)獨(dú)特的資源，是量子隱形傳態(tài)、快速量子算法和量子糾錯(cuò)等效應(yīng)中的關(guān)鍵因素，在量子計(jì)算與量子信息的應(yīng)用中起著關(guān)鍵作用，因此駕馭它的規(guī)律用途，尋求對(duì)它定性和定量的描述正成為一個(gè)新興的研究方向。本文正是致力于量子糾纏的制備、應(yīng)用

2、及非局域性的分析和研究。 本文結(jié)構(gòu)安排如下： 第一章為緒論，簡要介紹量子信息學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和一些基于量子糾纏的重要應(yīng)用。 第二章簡單回顧關(guān)于量子糾纏的基本概念，包括量子糾纏的數(shù)學(xué)描述、兩體糾纏判據(jù)和量子糾纏度。 第三章簡要介紹幾類常見的量子糾纏態(tài)及它們的性質(zhì)和應(yīng)用。 第四章，利用電荷奇偶性測(cè)量提出了在自由電子體系中實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)和基于糾纏交換的糾纏濃縮的線性光學(xué)方案。另外，利用費(fèi)米子極化分束器、費(fèi)

3、米子單比特旋轉(zhuǎn)和電荷奇偶性測(cè)量相結(jié)合的辦法，可以確定性地產(chǎn)生一些典型的糾纏態(tài)，如GHZ態(tài)、W態(tài)、團(tuán)簇態(tài)等。此方案是確定性的，成功概率為100％，無需以前線性光學(xué)方案中所需的聯(lián)合Bell基測(cè)量。 第五章，基于電子和單模腔的相互作用，展示了如何制備團(tuán)簇型糾纏相干態(tài)和N電子的W態(tài)。在該方案中，還進(jìn)一步研究了團(tuán)簇型糾纏相干態(tài)的非局域性質(zhì)和腔-電子系統(tǒng)在含腔損耗下的時(shí)間演化特性。 第六章，詳細(xì)闡述了GHZ實(shí)驗(yàn)最基本的內(nèi)涵：一組非局

4、域可觀測(cè)量有一個(gè)公共本征態(tài)使得它們?cè)谶@個(gè)態(tài)上的取值與用EPR的局域?qū)嵲谛越o出的結(jié)論是矛盾的。眾所周知，原始的GHZ-Mermin型的證明在局域酉等價(jià)下只有一種形式。研究表明，將若干個(gè)量子位視為整體并且構(gòu)造新的類Pauli算符，得到一維晶格體系中四體團(tuán)簇態(tài)和五體團(tuán)簇態(tài)的GHZ實(shí)驗(yàn)分別存在8種和48種不同的形式。這種方法很容易推廣到N體體系，我們繼而研究與之對(duì)應(yīng)的Bell算符，使得它只在N體團(tuán)簇態(tài)上達(dá)到最大違背。因此，我們完整地構(gòu)造一維晶格