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光子纠缠与量子通信

作　者: 鲁山
导　师: 潘建伟；杨涛
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 原子分子物理
关键词: 光子纠缠量子通信同步消相干自由子空间时间纠缠高维纠缠
分类号: O431.2
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文主要讨论线性光学在量子信息技术中的应用。内容包括光子纠缠的产生，光量子信息技术中常用的操纵和测量技术。以及量子信息技术基础和发展现况。基于线性光学的量子通讯和量子信息处理使得纠缠对之间的时间同步至关重要。本文讨论了独立纠缠源的纠缠对之间的时间同步的建立，以及基于同步的纠缠交换的实验实现。通过纠缠交换对Bell不等式的违背验证了同步技术的精度满足在量子信息技术的要求。在消相干自由子空间的容错量子密码实验中，通过两光子的逻辑量子比特编码，我们实现了抗比特翻转集体噪声的BB84密码方案，显示了消相干自由子空间在量子密钥分发中的潜在用途。时间纠缠在光纤量子通讯中有重要的应用。我们提出了基于后选择技术的时间纠缠源，这种技术在量子非定域性检验中有重要的用途，另外，可以用来实现高维量子纠缠。我们在实验上实现了时间-极化高维纠缠。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-11
第二章量子信息基础与光子纠缠技术  11-46
  2.1 量子信息基础  11-30
    2.1.1 量子比特  11-14
    2.1.2 量子纠缠  14-20
      2.1.2.1 EPR对  14
      2.1.2.2 Bell不等式  14-17
      2.1.2.3 CHSH不等式  17-20
    2.1.3 量子计算  20-21
    2.1.4 量子通信  21-30
      2.1.4.1 量子密码  21-24
      2.1.4.2 量子隐形传态与纠缠交换  24-28
      2.1.4.3 量子中继与量子存储  28-30
  2.2 光子纠缠技术  30-46
    2.2.1 纠缠对的制备  30-34
    2.2.2 基于量子点的单光子源  34-35
    2.2.3 态的传输  35-39
    2.2.4 态的操纵  39-41
    2.2.5 测量技术  41-46
第三章纠缠同步  46-66
  3.1 同步技术在量子信息技术中的重要性  46-49
  3.2 飞秒同步技术  49-60
    3.2.1 同步技术的发展状况  49-52
    3.2.2 被动同步的物理机制  52-53
    3.2.3 被动同步激光器的设计与实现  53-56
    3.2.4 被动同步精读的测量  56-60
  3.3 基于同步的纠缠交换  60-65
  3.4 结论与展望  65-66
第四章消相干自由子空间容错通讯  66-78
  4.1 研究背景  66-68
  4.2 消相干自由子空间  68-69
  4.3 实验原理  69-71
  4.4 实验装置与结果  71-77
  4.5 结论与展望  77-78
第五章时间纠缠  78-96
  5.1 时间纠缠  78-83
    5.1.1 Franson-Type纠缠  79-81
    5.1.2 Time-Bin纠缠  81-83
  5.2 高维纠缠  83-84
  5.3 时间-极化高维纠缠的实验实现  84-93
    5.3.1 实验原理  84-86
    5.3.2 实验验证  86-93
  5.4 利用后选择时间纠缠验证非定域性  93-96
总结与展望  96-97
参考文献  97-107
致谢  107-108
攻读博士学位期间发表和待发表的论文  108

光子纠缠与量子通信

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