29656.交叉克爾非線性在量子信息處理中的若干應用

1、摘要交叉克爾非線性在量子信息處理中的若干應用專業(yè)：光學申請人：閏香導師：張智明教授近年來，量子力學與信息科學相結合，產(chǎn)生了一個非?；钴S的研究領域一量子信息科學。量子信息科學的內容相當豐富，但大體上可以歸為兩大類：一類與信息的傳輸有關，可歸入量子通信；另一類與計算有關，可歸入量子計算。人們對量子信息學的研究，在實驗和理論上都取得了很大的進步。量子信息的不斷發(fā)展使糾纏在量子計算和量子通信等領域中發(fā)揮著重要的作用。糾纏態(tài)在量子信息中具有舉足輕

2、重的地位，因此對糾纏態(tài)的研究有十分重要的意義。早期人們主要針對單個自由度的糾纏進行研究，近年來所謂的超糾纏引起了人們極大的興趣。超糾纏指的是多個自由度同時存在糾纏，超糾纏在量子通信和量子信息處理中具有許多優(yōu)勢。本論文在理論上研究了多粒子的糾纏態(tài)，并基于交叉克爾非線性制備了多粒子的超糾纏簇態(tài)。與其它方案相比，該方案引進了CZ門，制備的超糾纏簇態(tài)，信息容量高，更適合實現(xiàn)量子信息處理。量子信息處理中許多任務都需要最大糾纏態(tài)，因此部分糾纏態(tài)轉化

3、成最大糾纏純態(tài)已成為量子信息處理的基本問題。許多方案已成功實現(xiàn)了部分糾纏態(tài)或混合態(tài)轉化成最大糾纏態(tài)，如糾纏純化，糾纏濃縮，糾纏蒸餾。本論文在以前研究的基礎上論述了部分糾纏簇態(tài)的濃縮方案。該方案基于局域操作和經(jīng)典通信。在第一章中，我們將介紹本論文的背景知識，簡要介紹量子信息的基本原理。在第二章中，我們將介紹交叉克爾非線性相互作用，簡要介紹零差探測，并基于交叉克爾非線性構造了量子信息學中兩個常見的受控邏輯門和宇稱門。在第三章中，我們介紹利用

4、交叉克爾非線性制備超糾纏四光子簇態(tài)的具體方案，該方案實現(xiàn)了光子的空間和偏振的同時糾纏。SOMEAPPLICATIONSOFCROSSKERRNONLINEARlTYABSTRACTINQUANTUMlNFORMAT10NPROCESS10NINGMajor：OpticsName：XiangYahSupervision：ZhiMingZhangInrecentyears，thecombinationofquantummechanicsan

5、dinformationscienceproducequantuminformationwhichisaveryactiveresearchfield。Quantuminformationcanbeclassifiedintotwocategories：oneisassociatedwiththetransmissionofinformationwhichCanbeclassifiedintoquantumcommunication；A

6、notherrelatestocompmewhichCanbeclassifiedintoquantumcomputationTherehasbeengreatprogressintheexperimentalandtheoreticalofthisfieldWiththedevelopmentofquantuminformation，quantumentanglementplaysanimportantroleinquantumcom

7、putationandquantumcommunicationQuantumentanglementisthecoreofthequantumcommunication，SOthestudyentanglementisgreatsignificanceRecentlymoreandmoreattentionhasbeenfocusedontheSO—calledhyperentanglementThehyperentanglementi

8、sanewformofentanglement，whichinvolvessimultaneousentanglementsofmorethanonedegreeoffreedomItCanbeappliedtoincreasingthelevelofsecurityandsimplifyingquantumlogic，whichareofferingsignificantadvantagesinquantumcommunication

9、andquantuminformationprocessingThispaperisbasedonthetheoreticalstudyofmultiparticleentangledstateWegeneratedthemulti—particleentangledstateviacrossKerrnonlinearityComparedwithotherschemes，thisschemehasusedtheCZgateItcanb