多光子纠缠态制备的线性光学实现

来源 :中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院) | 被引量 : 0次 | 上传用户:c0128
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在量子信息论的研究中,纠缠扮演着一个非常重要的角色。对于基础理论研究而言,量子纠缠态最为鲜明地体现了量子力学独特而奇妙的非局域性质。而对于量子通信和量子计算的应用前景而言,纠缠态又是一种必不可少的基本资源。大量的研究表明,是纠缠态以及相干性保证了量子计算和量子通信在许多方面比相应的经典方法更有效。因此,人们作了许多努力,尝试在不同的物理体系上实现纠缠态的制备以及其他的逻辑操作。在诸多物理体系中,线性光学系统相对来说相干性和纠缠性更明显,操作也更简单,具有相当的可行性。本文即是在此基础上,提出了一种在线性光学系统上制备多光子纠缠态的方案。本文从线性光学实现逻辑控制非操作的方案出发,发现了一般常用的多光子极化纠缠态等价于一种特定形式的多光子路径纠缠态。利用这种等价性,我们提出了一个利用单光子源、线性光学元件和光子计数器概率性地制备多光子纠缠态制备方案。我们证明了这种方案的普适性(即理论上可以一定概率制备任意多个光子的纠缠态),并给出了一个一般性的公式。我们还计算了此方案所需光子数、元件数和运行效率与维数的关系,发现与现有实验结果比较,此方案效率更高,而且也可以应用现有的技术条件实现。
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