基于低品質(zhì)腔的多光子糾纏純化.pdf

1、二十世紀(jì)八十年代，伴隨著量子力學(xué)和信息學(xué)相關(guān)理論的發(fā)展，產(chǎn)生了一門新的交叉學(xué)科-量子信息學(xué)。量子糾纏在量子信息學(xué)中處于核心地位，它是量子通信以及各種量子計(jì)算任務(wù)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(dǎo)致系統(tǒng)糾纏態(tài)發(fā)生退化，進(jìn)而影響量子通信的質(zhì)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(shí)現(xiàn)量子信息轉(zhuǎn)移。因此量子糾纏純化的研究在量子信息學(xué)科中具

2、有重要意義。眾所周知，腔量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)一直以來就是理解量子力學(xué)基本原理和研究量子信息處理的有效平臺(tái)。但是我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)基于腔量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的量子信息處理都要求發(fā)生相互作用的光學(xué)腔具有較高的品質(zhì)，而且需要腔和受控的原子有著強(qiáng)耦合。然而在現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)條件下，高品質(zhì)的光學(xué)腔是很難獲得的。因此，如何利用低品質(zhì)腔來實(shí)現(xiàn)量子信息處理引起了人們的關(guān)注。
　　本研究基于以上原因，借助于一種低品質(zhì)的光學(xué)腔，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)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(zhì)的光學(xué)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(shí)現(xiàn)了光子系統(tǒng)的多體糾纏純化。整個(gè)糾纏純化的過程可以分為兩個(gè)部分：比特翻轉(zhuǎn)錯(cuò)誤的的純化和相位翻轉(zhuǎn)錯(cuò)誤的純化，方案通過這兩個(gè)過程來糾正系統(tǒng)可能發(fā)生的所有錯(cuò)誤。而且可以通過迭代這兩個(gè)步驟，進(jìn)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(jí)的原子和低品質(zhì)腔，還有一些基礎(chǔ)光學(xué)元件完成了多光子的糾纏