偏振光子的气传输及纠缠浓缩.pdf

偏振光子的大气传输及纠缠浓缩摘要量子信息是近二十年迅速发展起来的科学,是量子力学与信息科学相结合的产物。作为量子信息的重要组成部分,量子通信以量子态为信息载体,利用量子力学原理进行信息的传递和处理。借助卫星建立全球化量子通信网络已成为量子通信的重要研究课题,因此携带信息的光子如何受大气信道的影响也受到越来越多的关注。量子纠缠作为量子信息的基本资源,已在量子通信中得到广泛应用。然而纠缠态在大气信道中传送的过程中,由于存在消相干,纠缠度会降低。为了克服这一难题,必须要运用纠缠浓缩技术。子密钥分配过程中偏振光子受大气影响的理论研究;偏振光子非最大纠缠态纠缠在第一项研究中,本文主要是以椒ㄗ魑V饕J侄危云窆庠大气中的传输过程进行了仿真模拟。首先根据建立了光子在大气中传输的散射模型。然后通过实际编程得到了不对称因子谋化情况、散射相函数、自由程姆植记榭觥⑸⑸浣堑耐臣平峁⑸⑸涔庾幼攴布和偏振光子矢量的改变等结果,为进一步深入研究打下了良好基础。在第二项研究中,本文提出了一个能够实现偏振光子确定性纠缠浓缩的实验方案。该方案首先采用隐形传态方法,将两个光子的偏振态传送到第三个光子的偏振和路径态,近来态测量方面的研究进展保证了这种操作的确定性实现。然后,方案所需的测量就可以通过本文设计的线性光学装置确定性地实现,从而实现偏振光子的确定性纠缠浓缩。所有这些操作都是当前实验技术能够达到的,因而本方案在实验上是可行的。针对量子通信中现存的问题,本文主要进行了以下两方面工作:自由空间量浓缩的光学实现。驹砗蚆散射理论关键词:D⑸隐形传态态测量纠缠浓缩
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签字日期:苣阩月日独创声学位论文版权使用授权书明翅遗直墓丝噩要挂型壹明笪:奎拦亘窒≥或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含未获得与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄊ导师签字:谢意。学位论文作者签名:签字日期:年月日
量子通信主要包括量子密钥分配【刁⒘孔用孛芄蚕磉与量子安全直堡测不准关系”蚪胁獠蛔荚及“量子不可复制定理”气不可克隆定理蚓啦量子信息【渴亲罱攴⒄蛊鹄葱滦徒徊嫜Э啤K饕0孔蛹扑阌肓孔通信,是量子物理学与计算机科学、信息科学相结合的新研究领域。近二十年来,这门学科无论是在理论上还是在实验上,发展都相当迅速。特别是量子通信,它已成为饔谟τ玫摹⑾喽猿墒斓牧孔有畔⒓际酰惨虼艘鹆嗽嚼丛蕉嗟牟棵藕接通信【等。其中最有希望得到应用的是量子密钥分配,量子密钥分配是密码学与量子力学相结合的产物。通常把通信双方以量子态为信息载体,利用量子力学原理建立共享密钥的方法,称为量子密钥分配,其安全性是由量子力学中的“海森子的相干性和非定域性等量子特性来保证的。我们最终要实现全球范围的量子通信,一项关键的技术挑战就是确立量子通信网络。现存的量子通信协议都基于单光子或者纠缠光子对的传输与探测,光子在光纤中的损耗及探测噪声决定了光子保持其量子态进行量子通信的安全距离被限制在百公里这个量级上【。幸运的是,光子或纠缠光子对在穿越大气层后便可借助卫星实现真空远距离传送,因此通过自由空间量子通信技术【瓶梢越⑷,进行了空间量子密钥分配实验【。量子密钥的传送距离达,白天传输率为舐肼饰%;夜间的传输率为码率为ァ8檬笛橄蚩占淞孔油ㄐ攀笛槁醭隽嘶⌒【删,在德国和奥地利边境的海拔蚖海拔涑晒Υ量子密钥。实验在夜间进行,采用协议,采用单光子源,,误码率为ァ8檬笛橛窒蚩占淞孔油ㄐ攀笛槁醭隽撕大一步。年,合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟教授和他的同事杨涛、彭承志等通过东西距离淖杂煽占渚啦庾臃址⑹笛椤浚诠噬鲜状沃っ髁科学家的关注。虯偏振光子的大气传输及纠缠浓缩
纠缠光子在穿透等效于整个大气层厚度的地面大气后,纠缠得特性仍然能够保持。这充分表明了卫星与地面之间量子密钥分配的可行性。然而,与实验上的重大进展相比,自由空间量子通信的理论研究明显滞后。理论对实验的指导作用还