量子通信中纠缠态的保真分发与浓缩

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量子纠缠态保真分发是量子通信的一个重要课题。但在量子态分发过程中,噪声总是不可避免,比如空间的热涨落、振动及光纤自身的一些缺陷等等。当噪声作用在量子态上,量子态就会发生退相干,导致纠缠度下降,从而影响通信方案的成功率。那么,如何对抗噪声对量子态带来的影响呢?  针对这个问题,我们做了一些工作。本硕士论文主要涉及联合噪声下的纠缠态保真分发和浓缩两个方面,主要工作有:  一方面,我们提出了一个对抗联合噪声的、高效的、光子极化纠缠态保真分发方案。这一方案主要基于光子对频率自由度和极化自由度间的纠缠转移。我们首先制各处于频率自由度纠缠的光子,使其通过噪声信道,到达目的地后,然后利用适当方法将其转移到极化自由度上,从而完成光子极化纠缠的保真分发。该方案的优点有:第一,山于光子频率自由度不易受噪声信道影响,因此由信道噪声引起的光子极化纠缠态的任何比特错误都可以100%纠正。第二,不需辅助粒子、偏振调节器或基于非线性器件的量子非破坏性测量仪器,降低了实验难度。第三,方案的成功概率不依赖信道噪声参数,通信双方可以通过后选择的方式确定地得到一个极化自由度上的最大纠缠态。另外,我们的光子纠缠态保真分发方案几乎可以应用于所有的对抗联合噪声信道影响的单向量子通信方案中,如BBM92-QKD方案和HBB99-QSS方案等。  另一方面,我们提出了一个利用线性光学元件获得三光子最大纠缠态的实用纠缠浓缩方案。该方案借助两个辅助光子和简单的线性光学元件,完成三粒子部分纠缠态向最大纠缠w态或GHZ态的浓缩。该方案的优点有:第一,只需两个辅助光子,有效避免了单光子探测器引起的错误。第二,不需借助联合测量。第三,方案由线性光学元件组成,降低了实验难度。
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