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第1章 引言 (1)
第2章 量子信息理论基础 (3)
2.1 量子位 (3)
2.2 量子门 (4)
2.2.1 一位门 (4)
2.2.2 两位门 (5)
2.3 量子纠缠 (6)
2.3.1 纯态和混合态 (7)
2.3.2 量子纠缠度量 (8)
第3章 W 态的扩展制备 (11)
3.1 4光子W 态到5光子W 态的扩展 ................................................................. 12 3.2 n W 态到1n W +态的制备 .............................................................................
16 3.3 通过进一步的操作回收利用 (17)
3.4 增加多个单光子的扩展方案 (21)
3.5 方案分析 (24)
第4章 基于交叉相位调制技术的普适加权图态制备 ................................................. 27 4.1 用控制路径门执行级联的CZ θ操作 . (28)
4.1.1 控制路径门（c-path gate ） ....................................................................... 28 4.1.2 CZ θ操作 .. (29)
4.1.3 擦除操作（eraser operation ） ................................................................... 30 4.1.4 级联的CZ θ操作 .. (33)
4.1.5 移除辅助单光子 (34)
4.2 普适加权图态的制备 (35)
4.2.1 7光子加权图态的制备 (35)
4.2.2 4×4二维加权图态的制备 (36)
4.2.3 任意加权图态的制备 (37)
华侨大学硕士学位论文
4.3 方案可行性分析 (37)
第5章结论 (39)
5.1 本文主要工作 (39)
5.2 今后拟开展的研究内容 (40)
参考文献 (41)
致谢 (47)
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 (49)
1 个人简历 (49)
2 在学期间发表的学术论文 (49)
3参加的研究项目 (49)
VI
第1章引言
第1章引言
量子纠缠的存在是量子力学与经典力学区别的一个显著特征，它显示了量子力学所特有的非局域性。这个概念的提出，可以追溯到量子力学的发展初期。爱因斯坦等人早在1935年，就针对量子力学的完备性提出一类特殊的两体量子态，即现在的EPR纠缠态[1]。即便相隔遥远空间距离的处于纠缠的物理体系，它们之间仍然存在量子关联。Bennett等人[2]利用这种非局域性在20世纪末提出了著名的量子隐性传态（Teleportation）及量子密集编码（Dense Coding）方案[3]，引起了人们的极大关注，由此量子信息也开始了蓬勃发展。
量子纠缠可以实现更高速、更安全的通讯，更快、更强的计算，它在量子通讯、量子计算中扮演着非常重要的角色[4]。甚至在量子生物学中也可以方便人们更精确、更清晰的分析生物现象[5]。因此，在现有物理体系中，如何有效地构建量子纠缠将是一个重要的研究课题。如今，人们已经可以在很多物理系统中制备量子纠缠，尤其是光学系统。双光子纠缠可以利用自发参量下转换过程很容易实现[6-8]。这种制备方式是目前光学试验最常使用的技术，因为它能够获得亮度很高的纠缠光源。由于随着光子数的增加自发参量下转换过程产生多光子的概率呈指数下降，因此通常通过多个参量下转换过程产生多个光子对使其相互干涉，以一种后验选择的方式来实现多光子纠缠的制备。然而，这种方式存在概率问题也是所有线性光学方案共同需要解决的问题。
目前，人们已经实现了如Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态等多光子纠缠态的制备[9]。三光子[10]、四光子[11]，甚至八光子[12]GHZ态的制备已经在实验上实现了。值得一提的是，虽然GHZ态是多光子最大纠缠态，但GHZ态的纠缠关联很容易被破坏。如果测量其中任意一个光子，则会完全破坏所有光子之间的纠缠关联。与GHZ态不同的是，还存在另一类的多光子最大纠缠态，被称之为W态[13]。W态的每两个光子之间都存在着最大的纠缠关联,并且每个光子都是等价的，甚至在只剩两个光子的情况下，也可以存在纠缠关联[13-15]。相比较而言，W态更适用于一些实际的系统,它对消相干或者噪声等不良因素有着更好的抵抗性，因此它在各类量子通讯中有着非常重要的作用,如量子选举（Leader Election）[16]和量子保密通讯[17]等。GHZ态和W态是两种纠缠结构不同的多光子最大纠缠态，因而无法将GHZ态转化为W态通过局域操作和经典通讯[13,18]，不过以牺牲成功概率为代价通过正定算符值测量和经典通讯将GHZ态近似转化
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