通過腔輸入―輸出過程實現(xiàn)非局域兩比特受控非門.pdf

1、量子力學的發(fā)現(xiàn)和量子信息學的產(chǎn)生為整個科學界的發(fā)展提供了強有力的工具.其中量子糾纏在量子信息理論和量子操作中扮演了重要角色,通過使用糾纏粒子的非局域性,許多新穎的結(jié)果已經(jīng)被研究獲得.近幾年來,量子態(tài)的非局域性受到了科學家們的廣泛關(guān)注,而量子操作的非局域性也具有同樣重要的作用,其中最主要的表現(xiàn)在分布式量子計算的實現(xiàn).分布式量子計算可視為一個多體處理器,其中每一個處理器中僅包含少量數(shù)目的量子比特,用它來作為量子通訊網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點.為了實現(xiàn)分布式

2、量子計算,我們需要在量子網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點之間有效地傳輸量子數(shù)據(jù)及量子操作.量子通訊網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點之間可以通過量子通信信道(即:共享量子糾纏)產(chǎn)生相互作用.因此實現(xiàn)節(jié)點間的遠程門操作,即非局域操作便成為了實現(xiàn)分布式量子計算的必要條件.
　　本篇論文我們首先介紹了幾種利用局域操作,經(jīng)典通訊及共享糾纏實現(xiàn)非局域量子操作的線路圖,并分析了實現(xiàn)這些量子操作所需要的物理資源.然后我們以GHZ類態(tài)作為通道詳細地描述了如何概率性地實現(xiàn)三比特非局域受

3、控非操作,并分析了它所需要的物理資源及成功概率.利用腔輸入輸出過程理論我們又提出兩個方案實現(xiàn)了兩個量子比特的非局域受控非操作.方案中我們使用了兩個原子,這兩個原子分別位于兩個遠程的腔內(nèi),同時也需要一束入射光子及經(jīng)典場的輔助.考慮到光子具有一些特殊的優(yōu)點,如它與周圍環(huán)境的相互作用很弱及可以利用線性光學的方法方便地實現(xiàn)單量子比特或多量子比特的量子邏輯門等,這些優(yōu)點使得光子成為攜帶量子信息的最佳候選人,所以光子可以作為信息媒介從而使分布在不同

4、節(jié)點之間的固態(tài)比特(如：中性原子,離子等)發(fā)生相互作用.我們提出的兩個方案利用了由Kimble等人所提出的受控相位反轉(zhuǎn)門.當選擇κT≈1和g遠遠大于Γ(g是原子-腔的耦合勁度系數(shù),Γ是能級|ei的自發(fā)輻射率)時,自發(fā)輻射概率很小,此時門的保真度幾乎是1.如果我們考慮使用腔—波導系統(tǒng)來代替FP(Fabry-Perot)腔,門的保真度會達到99.998％.在單光子極化旋轉(zhuǎn)能夠被很好的實施的條件下,我們第一個方案的保真度為(0.99998)3