基于光子系統(tǒng)的量子關(guān)聯(lián)與量子互文性理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、量子糾纏是量子力學(xué)和量子信息科學(xué)中十分奇特也十分重要的課題。在量子力學(xué)中，它作為用來(lái)驗(yàn)證量子力學(xué)和各種隱變量理論正確性與否的重要的量子態(tài)，對(duì)人們加深對(duì)量子世界的認(rèn)識(shí)起著十分重要的作用。而在量子信息科學(xué)中，對(duì)量子信息的存儲(chǔ)，傳輸和處理都有賴于量子態(tài)的演化，而量子糾纏態(tài)無(wú)疑是眾多量子態(tài)中最為典型也最為重要的一種。量子糾纏在量子信息的兩大領(lǐng)域，即量子通信和量子計(jì)算中都有著十分重要的應(yīng)用。在量子通信當(dāng)中，量子糾纏是實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)必不可少的資源

2、。而在量子計(jì)算當(dāng)中，對(duì)兩個(gè)量子比特最基本的門(mén)操作則是受控非門(mén)(CNOT)，這種門(mén)操作事實(shí)上就是把兩個(gè)量子比特糾纏起來(lái)的過(guò)程。另一方面，量子糾纏又十分脆弱，它極易受到環(huán)境的影響而被破壞，即所謂的消相干，因此研究量子糾纏在不同信道中的演化則具有十分重要的意義。這也是本人將量子糾纏作為研究課題的原因。本論文所取得成果有:
　　1.在實(shí)驗(yàn)上首次驗(yàn)證了與輸入態(tài)無(wú)關(guān)的Kochen-Specker理論。量子力學(xué)和隱變量的爭(zhēng)論從量子力學(xué)誕生之初便

3、一直持續(xù)至今，從早期的局域隱變量理論，到后來(lái)環(huán)境無(wú)關(guān)隱變量理論，人們始終在嘗試通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)驗(yàn)證量子力學(xué)和隱變量理論哪個(gè)是正確的。對(duì)于局域隱變量理論，最為著名的是Bell不等式，而對(duì)于環(huán)境無(wú)關(guān)隱變量，則是Kochen-Specker不等式，即KS不等式。早期的KS不等式由于測(cè)量方向太多，難以在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證。最近與人提出，只需測(cè)量13個(gè)方向，便可完成與輸入態(tài)無(wú)關(guān)的KS不等式驗(yàn)證。我們依據(jù)他們提出的理論，利用雙折射晶體beam-displa

4、cer(BD)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成了對(duì)與輸入態(tài)無(wú)關(guān)的KS理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明量子力學(xué)是正確的。
　　2.對(duì)量子關(guān)聯(lián)在不同信道中的演化進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。量子關(guān)聯(lián)在量子信道中的演化一直量子信息中十分重要的問(wèn)題，無(wú)論是量子通信還是量子計(jì)算，都和量子態(tài)的演化有十分密切的關(guān)系。一方面，量子關(guān)聯(lián)作為一種資源，在量子通信和量子計(jì)算中起著非常重要的作用，另一方面，量子關(guān)聯(lián)又會(huì)受到外界環(huán)境的影響逐漸消失，對(duì)量子信息處理產(chǎn)生不利影響，因此研究量子關(guān)