【摘 要】
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量子纠缠是量子信息科学最基本的资源,在量子隐形传态、量子密集编码、量子密钥分配和量子计算等方面都起着关键作用。研究表明,多粒子纠缠是研制具有超级计算能力的量子计算机的必备条件之一,因此一种新的多粒子特殊纠缠态——簇态,引起了人们的关注。量子隐形传态是实现量子通讯和量子计算的必要步骤,是量子纠缠的一种新颖而重要的应用。本文着重研究了基于腔量子电动力学(QED)的簇态的制备和量子隐形传送纠缠相干态的问
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量子纠缠是量子信息科学最基本的资源,在量子隐形传态、量子密集编码、量子密钥分配和量子计算等方面都起着关键作用。研究表明,多粒子纠缠是研制具有超级计算能力的量子计算机的必备条件之一,因此一种新的多粒子特殊纠缠态——簇态,引起了人们的关注。量子隐形传态是实现量子通讯和量子计算的必要步骤,是量子纠缠的一种新颖而重要的应用。本文着重研究了基于腔量子电动力学(QED)的簇态的制备和量子隐形传送纠缠相干态的问题。1.簇态的制备研究了基于腔OED的簇态制备问题。利用Ξ型三能级原子与腔场在大失谐相互作用下的绝热演化,分别制备了多腔簇态和多原子簇态,并从一维簇态的制备推广到二维簇态的制备。首先,对于多腔簇态,我们将量子比特(qubit)编码在腔场相干态|±α〉上,有效抑制因光子的吸收所造成的消相干;对于多原子簇态,以三能级原子的两个较低能级作为qubit,其原子结构更稳定。其次,木文采用大失谐的模型,克服了原子自发辐射引起的耗散。另外,利用两个一维簇态制备二维簇态,反映了簇态的可链接性,给簇态的制备带来了极大的灵活性。2.隐形传输纠缠相干态提出了高保真度隐形传输纠缠相干态的腔OED方案。利用原子与腔场的大失谐相互作用产生态的演化,制备了量子信道,并借助非幺正操作实现量子隐形传态。在隐形传态过程中,接收者需要根据发送者传送给他的经典信息进行相应的局域操作,来恢复待传输的态,但因相干态的非正交性,这些操作不一定是幺正的,这给成功完成隐形传态带来了一定程度上的困难。本文通过加入辅助系统,并借助测量引起的非幺正操作,高保真度地恢复了待传输的态,其中重点讨论了非幺正操作情况下隐形传态的保真度问题。研究表明,当腔场所处的相干态振幅|α|足够大时,本文提出的方案能获得接近100%的保真度。
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