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基于量子调控的量子隐形传态

作　者: 胡克想
导　师: 金柏琪
学　校: 温州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 量子点系统量子隐形传态量子调控单光子可控操纵非局域量子操作量子纠缠
分类号: O413
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

二十世纪九十年代,人们将量子力学与电子信息科学、计算机科学等成功结合,产生了一门新兴的交叉学科—量子信息学。量子信息学是利用量子态对信息进行存储、编码、传输、提取等的信息科学。量子信息技术基于量子特性,如量子相干性、非局域性、纠缠性、不可克隆性等,它以微观粒子作为载体,来操纵、存储和传输量子状态,从而利用微观世界所特有的不同于宏观世界的量子现象,来实现一些经典计算和经典通信所无法完成的功能。量子信息技术具有运算速度快、功耗低、存储能力大、计算能力强、保密性好等奇特的性能,其应用前景难以估量。量子信息发展的关键是量子态的调控和完备的量子隐形传态方案。利用腔QED系统可以实现原子的静止量子比特和光子的飞行量子比特之间信息的交换,从而完成量子信息的传递、存储和操作过程。同时,在量子点方案中通过对量子点和点内电子自旋的量子比特的制备和操作,可以实现信息的写入、编码、记忆、传送、处理和读出,从而实现量子计算。鉴于上述考虑,我们在腔-量子点系统中研究对光子极化偏转的调控来实现对量子态的简单可控操作,进而完成量子态的隐形传送。本硕士论文包括如下内容：1.第一章介绍了量子信息的基本理论知识。2.第二章在分别介绍实现量子计算的物理系统—腔QED和量子点的实现方案后,介绍了两种方案的有机结合—腔-量子点系统。3.第三章在分析相关多粒子系统的哈密顿量后,借助于量子力学、固体物理和群论等的相关知识,我们对单光子的极化与偏转进行了具体的研究,从而在腔量子点系统中完成了单量子点体系和多量子点体系分别对单光子偏振状态的可控操纵(量子调控光子)。4.第四章：(1)基于对隐形传态及对W态和W-Like态等的纠缠结构的理解,我们借助辅助粒子构造联合幺正矩阵,成功地实现了对任意二粒子态的隐形传送。(2)在第三章单光子可控操纵的基础上,我们在腔-量子点系统中成功地实现了多粒子GHZ-Like态的隐形传送及受控隐形传送,并且传输成功的概率达到了1。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章量子信息基础理论简介  9-21
  §1.1 引言  9-10
  §1.2 量子纠缠  10-15
  §1.3 量子通信  15-20
    §1.3.1 量子密集编码与密钥分配  15-18
    §1.3.2 实现量子计算的物理系统  18
    §1.3.3 量子隐形传态  18-20
  本章小结  20-21
第二章微腔-量子点系统简介  21-34
  §2.1 引言  21-22
  §2.2 腔QED的基本概念  22-28
  §2.3 量子点系统  28-31
  §2.4 腔-量子点系统简介  31-33
  本章小结  33-34
第三章微腔-量子点系统中的量子调控初步  34-53
  §3.1 引言  34-35
  §3.2 量子测量与法拉第旋转  35-39
  §3.3 腔-量子点系统中的单量子点对光子的调控  39-45
  §3.4 腔-量子点系统中的多量子点对光子的调控  45-52
  本章小结  52-53
第四章纠缠态的隐形传送  53-78
  §4.1 引言  53
  §4.2 任意两粒子态的量子隐形传送  53-63
    §4.2.1 以W态作为纠缠通道对任意二粒子态进行隐形传送  53-58
    §4.2.2 以W类态作为纠缠通道对任意二粒子态进行隐形传送  58-63
  §4.3 腔-量子点系统中多体GHZ类态的隐形传送  63-69
    §4.3.1 三量子点系统中三体GHZ类态的隐形传送  63-67
    §4.3.2 多量子点系统中多体GHZ类态的隐形传送  67-69
  §4.4 腔-量子点系统中多体GHZ类态的受控隐形传送  69-77
    §4.4.1 采用多量子点的控制系统进行多体GHZ类态的受控隐形传送  69-73
    §4.4.2 采用单量子点的控制系统进行多体GHZ类态的受控隐形传送  73-77
  本章小结  77-78
总结与展望  78-80
参考文献  80-88
致谢  88-89
攻读硕士学位期间发表或完成的论文  89

基于量子调控的量子隐形传态

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