量子糾纏態(tài)的制備、應用及非局域性.pdf

1、量子信息學已經(jīng)成為過去二十年來興起的最激動人心的科學進展之一。由量子信息學而新興的技術發(fā)展，諸如量子密碼、量子通信和量子計算等引起了物理學家、數(shù)學家、計算機專家、電子工程師等眾多領域的專家的廣泛關注。量子糾纏現(xiàn)象是量子力學獨特的資源，是量子隱形傳態(tài)、快速量子算法和量子糾錯等效應中的關鍵因素，在量子計算與量子信息的應用中起著關鍵作用，因此駕馭它的規(guī)律用途，尋求對它定性和定量的描述正成為一個新興的研究方向。本文正是致力于量子糾纏的制備、應用

2、及非局域性的分析和研究。 本文結(jié)構安排如下： 第一章為緒論，簡要介紹量子信息學的基礎知識和一些基于量子糾纏的重要應用。 第二章簡單回顧關于量子糾纏的基本概念，包括量子糾纏的數(shù)學描述、兩體糾纏判據(jù)和量子糾纏度。 第三章簡要介紹幾類常見的量子糾纏態(tài)及它們的性質(zhì)和應用。 第四章，利用電荷奇偶性測量提出了在自由電子體系中實現(xiàn)量子隱形傳態(tài)和基于糾纏交換的糾纏濃縮的線性光學方案。另外，利用費米子極化分束器、費

3、米子單比特旋轉(zhuǎn)和電荷奇偶性測量相結(jié)合的辦法，可以確定性地產(chǎn)生一些典型的糾纏態(tài)，如GHZ態(tài)、W態(tài)、團簇態(tài)等。此方案是確定性的，成功概率為100％，無需以前線性光學方案中所需的聯(lián)合Bell基測量。 第五章，基于電子和單模腔的相互作用，展示了如何制備團簇型糾纏相干態(tài)和N電子的W態(tài)。在該方案中，還進一步研究了團簇型糾纏相干態(tài)的非局域性質(zhì)和腔-電子系統(tǒng)在含腔損耗下的時間演化特性。 第六章，詳細闡述了GHZ實驗最基本的內(nèi)涵：一組非局

4、域可觀測量有一個公共本征態(tài)使得它們在這個態(tài)上的取值與用EPR的局域?qū)嵲谛越o出的結(jié)論是矛盾的。眾所周知，原始的GHZ-Mermin型的證明在局域酉等價下只有一種形式。研究表明，將若干個量子位視為整體并且構造新的類Pauli算符，得到一維晶格體系中四體團簇態(tài)和五體團簇態(tài)的GHZ實驗分別存在8種和48種不同的形式。這種方法很容易推廣到N體體系，我們繼而研究與之對應的Bell算符，使得它只在N體團簇態(tài)上達到最大違背。因此，我們完整地構造一維晶格