基于低品質腔的多光子糾纏純化.pdf

1、二十世紀八十年代，伴隨著量子力學和信息學相關理論的發(fā)展，產生了一門新的交叉學科-量子信息學。量子糾纏在量子信息學中處于核心地位，它是量子通信以及各種量子計算任務的重要資源。在長距離的量子通信過程中，糾纏系統(tǒng)將不可避免地受到外部環(huán)境的影響，將導致系統(tǒng)糾纏態(tài)發(fā)生退化，進而影響量子通信的質量。但是借助量子糾纏純化，人們可以從發(fā)生退化的混合態(tài)系統(tǒng)中提取量子純態(tài)，這就有利于我們更安全有效地實現(xiàn)量子信息轉移。因此量子糾纏純化的研究在量子信息學科中具

2、有重要意義。眾所周知，腔量子電動力學系統(tǒng)一直以來就是理解量子力學基本原理和研究量子信息處理的有效平臺。但是我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)基于腔量子電動力學系統(tǒng)的量子信息處理都要求發(fā)生相互作用的光學腔具有較高的品質，而且需要腔和受控的原子有著強耦合。然而在現(xiàn)行實驗條件下，高品質的光學腔是很難獲得的。因此，如何利用低品質腔來實現(xiàn)量子信息處理引起了人們的關注。
　　本研究基于以上原因，借助于一種低品質的光學腔，實現(xiàn)了一個光子系統(tǒng)的多體糾纏純化方案。本

3、文首先利用這種低品質的光學腔完成了光子Bell態(tài)的糾纏純化。接著又提出了光子GHZ態(tài)的糾纏純化方案。最后將這種純化方法推廣到了多光子系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)了光子系統(tǒng)的多體糾纏純化。整個糾纏純化的過程可以分為兩個部分：比特翻轉錯誤的的純化和相位翻轉錯誤的純化，方案通過這兩個過程來糾正系統(tǒng)可能發(fā)生的所有錯誤。而且可以通過迭代這兩個步驟，進而獲得一些較高保真度的糾纏光子態(tài)。文章中僅利用了三能級的原子和低品質腔，還有一些基礎光學元件完成了多光子的糾纏