连续变量量子通讯的理论与实验研究
为了研究量子网络,必需研究两个以上子系统之间的纠缠,即多粒子或多组份纠缠,利用它可以实现远程克隆(telecloning)、可控密集编码、共享秘密量子态以及减小通讯复杂性等.量子信息最早起源于研究单粒子分离变量系统,近期扩展到具有无限维希尔伯特空间的连续变量体系.连续变量量子通讯具有比特效率高等潜在优越性,所以引起了广泛的研究兴趣.但与分离变量相比,连续变量量子通讯的实验研究相对滞后.我们利用连续光场的正交分量量子纠缠特性,进行了连续变量量子密集编码,多组份纠缠态光场产生,受控密集编码量子通讯等实验与理论研究,主要内容如下:1.利用非简并光学参量放大器从实验上产生了两种明亮EPR纠缠态光场.参量放大过程产生的纠缠光束具有正交振幅正关联、正交位相反关联的特性,乘积关联度为0.727±0.004<1;改进光源后,利用参量反放大(deamplification)过程产生了正交振幅反关联、正交位相正关联的明亮EPR纠缠光束,乘积关联度达到0.332±0.003<1.2.利用明亮EPR光束和一种相对简洁的解码方式(Bell态直接探测),实现了无条件连续变量量子密集编码.3.利用运转于参量反放大状态的NOPA和偏振分束棱镜及半波片,从实验上产生了完全不可分的明亮三组份纠缠态光场,所产生的纠缠态具有三模正交振幅分量和与相对正交位相分量差的起伏方差低于散粒噪声极限的特性.4.从理论上提出了利用两个运转于参量反放大状态的NOPA产生四组份纠缠态的方案.基于所得的四组份纠缠态,我们也提出了一种连续变量量子密集编码通讯网络.5.理论上提出了一种新的量子通信方案,三组份纠缠交换,利用它可以使得三个原本没有关联的光学模在没有任何直接相互作用的情况下产生纠缠,并利用保真度判据从理论上证明了所得的三个光学模确实处于纠缠态.
非简并光学参量放大器;纠缠态;贝尔态直接探测;密集编码;量子通讯;连续变量
山西大学
博士
光学
谢常德;彭堃墀
2004
中文
O431.2;TN929.11
113
2004-10-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）