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非经典光场以其独特的性质在量子光学和量子信息中占据了重要的地位,由于非经典光场具有与经典光场明显不同的特性,尤其是压缩光在某一分量上具有比真空涨落更小的噪声起伏,所以以此作为信息载体将能得到更高的信噪比,是一个十分诱人的信息传送资源。
量子信息科学作为一门新兴学科,以量子计算机和量子通信为主要内容日益发展起来。量子纠缠是量子力学最突出的性质之一,它在量子信息学中的各个领域都具有重要的作用,促使更多的人去研究量子纠缠态的若干性质。目前对于两体量子系统的研究较为广泛和深刻,对于纯态的量子纠缠描述已经比较完善,对于混合态的研究理论上还不是很深入,仍处于研讨之中。但混合态广泛存在于实际量子系统中,对它的研究具有重要的应用价值。
本文基于2001年Ponomarenko给出的混合态研究方法,研究了2003年Agarwal提出的满足最小不确定关系的最小关联混合态的量子纠缠等相关性质及其在量子通信中的应用,论文的主要内容包括下面三部分:
1.研究了双模最小关联混态在不同参数情况下的量子统计性质。结果发现在一定的参数范围内双模最小关联混态的二阶相干性违反经典的Cauchy-Schwartz不等式,呈现非经典性相关;同时对双模最小关联混态的压缩特性、亚泊松分布等非经典性质进行了分析,通过数值计算我们分析了每模光子的压缩性及其亚泊松分布与相关参数的关系。
2.对双模最小关联态——一种广义EPR纠缠态的纠缠度与相关参数之间的关系进行了研究。研究表明,不同情况下双模最小关联混态产生纠缠时有一个最小压缩参数取值。另外进一步分析了最小关联态的Wehrl熵与相关参数的关系,发现Wehrl熵与压缩参数无关;并对双模最小关联混态的全量子起伏进行了研究。
3.基于Braunstein和Kimble方案以双模压缩真空态作为量子信道实施对单模最小关联混态量子隐性传态的可行性进行了研究。结果表明,利用双模压缩真空态作为量子通道可以高保真的传递没有压缩效应的单模最小关联混态,但对呈现压缩效应的单模最小关联混态进行量子隐性传送时得到输出态的保真度较低。而且发现通过调节输出端位移因子的方法不能实现对单模最小关联混态保真度的优化。