一类四光子纠缠态的制备与纯化方案中的量子信道噪声

摘要

在量子信息和量子计算中，都是应用量子力学原理研究信息的处理和计算的方案。其中一些特殊量子态的制备和纯化是量子信息研究中的一项重要工作。量子纠缠是量子力学中的普遍现象，对量子纠缠的研究不断地推动量子信息和量子计算的前进。多光子纠缠态的制备和纯化是当前研究的热门方向。在利用光子制备出纠缠态后，环境会对纠缠态进行干扰影响，这些干扰就是量子信道噪声，它们可能是比特翻转或相位影响。为了对错误结果进行修正，需要在量子系统中设计纠错方案，通过纠错增加量子态的保真度。
　　本文主要讨论一类在四光子纠缠态的制备和纯化过程中的量子信道噪声和量子态在这种量子噪声下的保真度。文中涉及的纠缠态制备方法是自发参量下转换源，经过一系列线性光学元件（移相器、分束器、偏振分束器等）的演化，得到具有空间自由度和偏振自由度的纠缠态。针对这个方案我们计算了几种量子信道噪声下量子态的保真度。
　　第一章主要介绍了量子态、量子算符、密度算符和量子计算等基本概念和相关知识。
　　第二章主要介绍量子纠缠、纠缠度量的相关知识，并简单介绍了量子退相干以及保真度的相关内容。
　　第三章是全文核心内容，针对一类四光子纠缠态制备和纯化过程中量子信道的噪声进行详细研究，对其中的量子态的保真度做了计算。之后以两个详细的量子信道噪声，即单一空间模退极化信道和单一空间模量子比特翻转作为具体情况，得到了量子态的保真度。

目录

声明

摘要

引言

1 基本概念

1．1 量子态

1．2 算符

1．2．1 厄米算符

1．2．2 幺正算符

1．2．3 密度算符

1．2．4 约化密度算子

1．2．5 施密特分解

1．3 量子计算

1．4 EPR悖论和贝尔不等式

1．5 冯诺依曼熵

2 量子纠缠

2．1 可分态和纠缠态

2．2 纠缠度量

2．2．1 Concurrence

2．2．2 k-ME Concurrence

2．3 量子退相干

2．4 保真度

3 一类四光子纠缠态的制备与纯化方案中的量子信道噪声

3．1 一类四光子纠缠态的制备与纯化

3．2 量子信道噪声下保真度的计算

3．3 单一空间模退极化信道噪声下的保真度

3．4 单一空间模量子比特翻转情况下的保真度

3．5 小结

结论

参考文献

致谢