基于光与离子的量子网络构建

发布时间：2023-11-10 19:15

　　在20世纪的物理学界中,量子力学无疑是最璀璨的一颗明珠。它虽然反物理直觉,但是完美地符合实验。随着量子力学的深入发展,又派生出了一系列交叉学科。量子信息学就是其中的佼佼者。量子信息学的核心是将信息通过量子态来编码,利用量子态本质上的叠加性,完成经典信息学不能完成的一些任务。在完成某一个任务的过程中,需要对量子态进行各种处理,包括制备、传输、旋转、存储、测量等。 为了完成对量子态的操作,我们需要一个或者多个量子系统。现今,比较热门的系统有光学系统、囚禁离子系统、中性原子系统、量子点系统、NV色心系统、超导电路系统、核磁共振系统、腔量子电动力学系统、腔机械振子系统等。其中,光学系统拥有优良的传输性能和简单的量子态处理手段。囚禁离子系统拥有极长的相干时间,极强的相互作用势。 这篇论文,我们将精力放在这两个系统上。我们简要地介绍了这两个系统的基本原理,主要地讨论了基于光子系统和囚禁离子系统的量子网络搭建。取得的成果有如下几个： 1.多用户到多用户的通信波段偏振纠缠光子的纠缠分发： 由于通信波段光子在光纤中传输的损耗极小,所以它们已经被广泛地用于许多量子通信实验。这里,我们用通信波段偏振纠缠光子...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
目录
主要符号对照表
第一章 引言
第二章 量子信息学简介
    2.1 量子计算基本概念
    2.2 量子通信
        2.2.1 量子隐形传态
        2.2.2 纠缠交换
第三章 多用户纠缠分发实验
    3.1 实验背景和动机
    3.2 先前的相关工作
    3.3 制备和描述纠缠光源
    3.4 相关实验结果
        3.4.1 远距离传输实验
        3.4.2 多用户纠缠分发实验
        3.4.3 提取量子密钥
    3.5 小结
第四章 基于非局域非马尔科夫性的纠缠保护
    4.1 非马尔科夫特性的度量
    4.2 非局域非马尔科夫特性的理论模型
    4.3 实验方法和实验结果
        4.3.1 实验方法
        4.3.2 实验结果
    4.4 小结
第五章 离子阱简介
    5.1 理想Paul阱
        5.1.1 离子振动频率
        5.1.2 离子运动模式
    5.2 实际Paul阱
        5.2.1 线性阱
        5.2.2 3D Paul阱
    5.3 模拟和测量振动频率
    5.4 实验离子阱电极
    5.5 小结
第六章 离子阱实验平台
    6.1 镱离子
        6.1.1 离子化
        6.1.2 Doppler冷却
        6.1.3 态制备,态操作,态探测
        6.1.4 边带冷却
    6.2 激光系统
        6.2.1 激光锁频
        6.2.2 实验激光系统
    6.3 真空系统
        6.3.1 离子碰撞率估计
        6.3.2 实验真空系统
    6.4 其他部件
        6.4.1 电压投递系统
        6.4.2 成像系统
        6.4.3 通电炉
第七章 光子离子量子网络
    7.1 光子离子量子网络构建
        7.1.1 自由空间离子作为qubit
        7.1.2 嵌入光腔的离子作为qubit
        7.1.3 离子耦合光纤光腔
    7.2 多用户量子网络方案
        7.2.1 远程态传递
        7.2.2 纠缠远距离离子
    7.3 展望
第八章 总结与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果



本文编号：3862153