利用光子增减操作提高量子阅读和相位评估的精度

摘要

现代科学技术发展的一个重要方向是提高目标识别和测量的精度。能否准确识别和恢复存储器中的重要信息，如外太空收集的勘测数据，直接影响人类认识宇宙的步伐。能否通过相位测量精确定位目标位置，如敌军军舰位置，直接关系到国家的军事力量以及国际地位。因此，对量子阅读和相位估计精度提高的研究，具有深远的意义和价值.
　　 本文以双模压缩真空态光源作为基本的量子通道，尝试将光子增减操作应用于量子阅读和相位评估中，发现光子增减操作可以提高量子阅读和相位评估的精度。本文获得的主要创新研究结果如下.
　　 1、以双模压缩真空态光源作为基本的量子通道，提出了提高量子阅读精度的单模光子增减操作方案。在该方案中，通过对双模压缩真空态作单模光子增减操作，实现量子阅读精度的提高，发现量子阅读精度随增减光子数以及双模压缩真空态的压缩参数的增大而增大。
　　 2、以双模压缩真空态光源作为基本的量子通道，提出了提高量子阅读精度的双模光子增减操作方案。在该方案中，对双模压缩真空态作双模光子增减操作，若两个模上增加或减少的光子数相同，其对量子阅读精度的影响与单模操作类似，且增光子操作比减光子操作对量子阅读精度的提高更有效率。若固定两个模上增加或者减少光子的数目，量子阅读的精度的提高表现出多光子合作效应。发现两个模上增加或减少的光子数越接近，量子阅读精度提高的幅度越大。特别是，当两个模上增加或减少的光子数相等时，可能实现无错量子阅读.
　　 3、以双模压缩真空态光源作为基本的量子通道，提出了基于光子增减操作提高相位评估精度的理论方案。我们表明，对双模压缩真空态的一个模作增减光子操作可以增大量子费希尔信息，降低相位估计的不确定度的下界，从而提高相位评估的精度。同时我们发现，光子数增加或减少越多，相位估计的精度提高越明显。对于双模光子增减操作，且两个模上增加或者减少光子的数目不同，压缩参数较小时相位评估的精度被提高的幅度更大，且此时减光子操作优于增光子操作;而当压缩参数较大时，减光子操作已不能提高相位评估的精度。
　　 4、通过对光子增减操作对于双模压缩真空态的量子纠缠的分析，表明光子增减操作可增强双模压缩真空态的量子纠缠度。发现正是由于光子增减操作所产生的操作后的量子态的量子纠缠的增加导致光子增减操能提高量子阅读和相位评估的精度.

目录

摘要

第一章 引言

第二章 量子阅读和相位评估简介

§2．1 量子阅读

§2．1．1 量子阅读模型

§2．1．2 量子阅读的错误概率

§2．2 相位评估

§2．2．1 相位评估模型

§2．2．2 相位评估精度的Cramer-Rao界

§2．3 本章小结

第三章 利用光子增减操作提高量子阅读的精度

§3．1 输入态为TMSV态时量子阅读的错误概率

§3．2 单模光子增减操作提高量子阅读精度

§3．3 双模增减光子操作提高量子阅读精度

§3．3．1 双模光子增减操作

§3．3．2 双模增加(减少)相同光子数提高量子阅读的精度

§3．3．3 双模增加(减少)不同光子数提高量子阅读的精度

§3．4 量子阅读精度与量子纠缠的关系

§3．5 本章小结

第四章 利用光子增减操作提高相位评估的精度

§4．1 输入态为TMSV态时相位评估的精度

§4．2 单模光子增减操作提高相位评估的精度

§4．3 双模光子增减操作提高相位评估的精度

§4．3．1 双模增加(减少)相同光子数提高相位评估的精度

§4．3．2 双模增加(减少)不同光子数提高相位评估的精度

§4．4 相位评估精度与量子纠缠的关系

§4．5 本章小结

第五章 总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间已完成的论文

致谢

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