基于不完美輔助光子源的量子放大研究.pdf

1、量子力學(xué)是物理學(xué)三大基本理論之一。量子物理理論的核心就是量子力學(xué)，它不但使人們進(jìn)一步地深入了解了微觀粒子世界，還為現(xiàn)代社會(huì)提供了很多具有突破性的創(chuàng)新技術(shù)。量子信息是量子力學(xué)和經(jīng)典信息科學(xué)交叉融合而成的一個(gè)新的領(lǐng)域，相關(guān)研究工作包括量子計(jì)算機(jī)、量子通信等多個(gè)方面。由于它具有重大的科學(xué)意義和開(kāi)闊的發(fā)展前景，逐漸成為目前信息研究中的一個(gè)重要領(lǐng)域。
　　在量子信息研究中，單光子由于其傳播速度快等特性成為主要信息載體，具有不可替代的作用。在

2、長(zhǎng)距離量子通信中，量子糾纏則扮演著重要的角色，是至關(guān)重要的資源。然而，量子系統(tǒng)會(huì)不可避免地受到環(huán)境噪聲的影響，單光子和糾纏對(duì)于環(huán)境的影響又是很敏感的，從而導(dǎo)致了傳輸過(guò)程中的光子丟失以及量子退相干等問(wèn)題。這將會(huì)極大地限制長(zhǎng)距離量子通信等眾多量子信息技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。為了克服這個(gè)困難，量子放大的概念被提出，成為保護(hù)單光子及糾纏的一種有效的方式。
　　本文中，我們先研究了幾個(gè)之前學(xué)者提出的的量子放大模型，并拓展到保護(hù)單光子多模式W態(tài)。之后

3、，我們提出了幾個(gè)更適合實(shí)際應(yīng)用的量子放大方案。這方面的第一個(gè)工作是基于不完美輔助單光子源的量子放大研究。我們先提出了在實(shí)際情況下用不完美的單光子作為輔助的單光子放大方案，然后再進(jìn)一步拓展到保護(hù)單光子糾纏態(tài)以及單光子W態(tài)。我們的第二個(gè)工作是基于不完美的輔助糾纏源的單光子放大研究。這個(gè)方案中的單光子同時(shí)在極化和空間兩個(gè)自由度上編碼了信息，相比于上一個(gè)方案，我們不僅能夠提高單光子的保真度，而且能保護(hù)在極化上編碼的信息。不完美的輔助源使用的是實(shí)