29656.交叉克爾非線性在量子信息處理中的若干應(yīng)用

1、摘要交叉克爾非線性在量子信息處理中的若干應(yīng)用專業(yè)：光學(xué)申請人：閏香導(dǎo)師：張智明教授近年來，量子力學(xué)與信息科學(xué)相結(jié)合，產(chǎn)生了一個非常活躍的研究領(lǐng)域一量子信息科學(xué)。量子信息科學(xué)的內(nèi)容相當(dāng)豐富，但大體上可以歸為兩大類：一類與信息的傳輸有關(guān)，可歸入量子通信；另一類與計(jì)算有關(guān)，可歸入量子計(jì)算。人們對量子信息學(xué)的研究，在實(shí)驗(yàn)和理論上都取得了很大的進(jìn)步。量子信息的不斷發(fā)展使糾纏在量子計(jì)算和量子通信等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。糾纏態(tài)在量子信息中具有舉足輕

2、重的地位，因此對糾纏態(tài)的研究有十分重要的意義。早期人們主要針對單個自由度的糾纏進(jìn)行研究，近年來所謂的超糾纏引起了人們極大的興趣。超糾纏指的是多個自由度同時存在糾纏，超糾纏在量子通信和量子信息處理中具有許多優(yōu)勢。本論文在理論上研究了多粒子的糾纏態(tài)，并基于交叉克爾非線性制備了多粒子的超糾纏簇態(tài)。與其它方案相比，該方案引進(jìn)了CZ門，制備的超糾纏簇態(tài)，信息容量高，更適合實(shí)現(xiàn)量子信息處理。量子信息處理中許多任務(wù)都需要最大糾纏態(tài)，因此部分糾纏態(tài)轉(zhuǎn)化

3、成最大糾纏純態(tài)已成為量子信息處理的基本問題。許多方案已成功實(shí)現(xiàn)了部分糾纏態(tài)或混合態(tài)轉(zhuǎn)化成最大糾纏態(tài)，如糾纏純化，糾纏濃縮，糾纏蒸餾。本論文在以前研究的基礎(chǔ)上論述了部分糾纏簇態(tài)的濃縮方案。該方案基于局域操作和經(jīng)典通信。在第一章中，我們將介紹本論文的背景知識，簡要介紹量子信息的基本原理。在第二章中，我們將介紹交叉克爾非線性相互作用，簡要介紹零差探測，并基于交叉克爾非線性構(gòu)造了量子信息學(xué)中兩個常見的受控邏輯門和宇稱門。在第三章中，我們介紹利用

4、交叉克爾非線性制備超糾纏四光子簇態(tài)的具體方案，該方案實(shí)現(xiàn)了光子的空間和偏振的同時糾纏。SOMEAPPLICATIONSOFCROSSKERRNONLINEARlTYABSTRACTINQUANTUMlNFORMAT10NPROCESS10NINGMajor：OpticsName：XiangYahSupervision：ZhiMingZhangInrecentyears，thecombinationofquantummechanicsan

5、dinformationscienceproducequantuminformationwhichisaveryactiveresearchfield。Quantuminformationcanbeclassifiedintotwocategories：oneisassociatedwiththetransmissionofinformationwhichCanbeclassifiedintoquantumcommunication；A

6、notherrelatestocompmewhichCanbeclassifiedintoquantumcomputationTherehasbeengreatprogressintheexperimentalandtheoreticalofthisfieldWiththedevelopmentofquantuminformation，quantumentanglementplaysanimportantroleinquantumcom

7、putationandquantumcommunicationQuantumentanglementisthecoreofthequantumcommunication，SOthestudyentanglementisgreatsignificanceRecentlymoreandmoreattentionhasbeenfocusedontheSO—calledhyperentanglementThehyperentanglementi

8、sanewformofentanglement，whichinvolvessimultaneousentanglementsofmorethanonedegreeoffreedomItCanbeappliedtoincreasingthelevelofsecurityandsimplifyingquantumlogic，whichareofferingsignificantadvantagesinquantumcommunication

9、andquantuminformationprocessingThispaperisbasedonthetheoreticalstudyofmultiparticleentangledstateWegeneratedthemulti—particleentangledstateviacrossKerrnonlinearityComparedwithotherschemes，thisschemehasusedtheCZgateItcanb