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物理学报 2015年第16期64卷 7-23页

作者：任宝藏邓富国北京师范大学物理学系北京100875

光子系统在量子信息处理和传输过程中有非常重要的应用.譬如,利用光子与原子(或人工原子)之间的相互作用,可以完成信息的安全传输、存储和快速的并行计算处理等任务.光子系统具有多个自由度,如极化、空间模式、轨道角动量、时间-能量、... 详细信息

光子系统在量子信息处理和传输过程中有非常重要的应用.譬如,利用光子与原子(或人工原子)之间的相互作用,可以完成信息的安全传输、存储和快速的并行计算处理等任务.光子系统具有多个自由度,如极化、空间模式、轨道角动量、时间-能量、频率等自由度.光子系统的多个自由度可以同时应用于量子信息处理过程.超并行量子计算利用光子系统多个自由度的光量子态同时进行量子并行计算,使量子计算具有更强的并行性,且需要的量子资源少,更能抵抗光子数损耗等噪声的影响.多个自由度同时存在纠缠的光子系统量子态称为超纠缠态,它能够提高量子通信的容量与安全性,辅助完成一些重要的量子通信任务.在本综述中,我们简要介绍了光子系统两自由度量子态在量子信息中的一些新应用,包括超并行量子计算、超纠缠态分析、超纠缠浓缩和纯化三个部分.

关键词：超并行量子计算超纠缠态分析超纠缠浓缩超纠缠纯化

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利用光子偏振和电子自旋自由度实现量子信息处理

利用光子偏振和电子自旋自由度实现量子信息处理

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作者：计彦强延边大学

学位级别：硕士

随着量子信息的快速发展,各种不同的物理系统也随之而出。光学系统中的偏振光子可以作为飞行的量子比特,携带量子信息,适用于远程量子通信;电子系统中的自由电子具有电荷和自旋两个自由度,对电荷的测量不会影响到电子的自旋,而固态系统... 详细信息

随着量子信息的快速发展,各种不同的物理系统也随之而出。光学系统中的偏振光子可以作为飞行的量子比特,携带量子信息,适用于远程量子通信;电子系统中的自由电子具有电荷和自旋两个自由度,对电荷的测量不会影响到电子的自旋,而固态系统中的半导体量子点体系具有可集成性和可扩展性的优点。因此这两个系统在量子信息处理任务中备受关注。本文主要研究应用光学系统和电子系统实现量子信息处理任务,主要内容包括：基于光学系统,提出了以量子非破坏性测量为辅助的偏振光子的纠缠浓缩方案。对Bell类态、GHZ类态、三光子W态以及多光子的W态进行了纠缠浓缩,并计算了相应的成功概率。方案中采用线性光学元件和量子非破坏性测量装置代替了传统的宇称测量方法。与现有的纠缠浓缩方案相比,我们的方案不需要辅助光子,并且操作过程简单。基于电子系统,首先,在固态电子系统中,利用量子点与单边光学腔耦合系统实现了一个特殊的受控非门,利用两个自旋电子的宇称态控制偏振光子的极化态,然后实现了1→2通用量子克隆机、1→2相位协变量子克隆机、1→3经济型相位协变量子克隆机。随后,利用量子点与双边光学腔耦合系统制备了自旋电子之间的受控非门和Toffoli门,并且计算了相应的保真度,在这两个量子逻辑门的基础上,实现了一种量子克隆机用于克隆一个与给定量子态近似的态。其次,在自由电子系统中,提出了超纠缠Bell态分析的方案,能够完全区分16个超纠缠Bell态而不会破坏它。随后,利用自由电子系统又制备了四粒子的纠缠态,其中包括了团簇态、

关键词：纠缠浓缩量子逻辑门量子克隆超纠缠态分析纠缠态制备

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