一、Quantum Teleportation of One-Photon and Two-Photon Superposition States（论文文献综述）
娄彦博[1]（2021）在《基于原子系综四波混频过程实现量子信息协议》文中进行了进一步梳理量子信息科学是一门充满活力的新兴领域,它通过将信息科学技术与量子力学基础理论相结合,利用量子系统独特的属性如:量子叠加、量子不可克隆、量子纠缠等,来进行量子信息的处理。自这个学科诞生以来,很多量子信息协议相继被提出,例如:量子密钥分发,量子隐形传态,量子密集编码等。这些量子信息协议利用量子态进行信息的传递和交换,在运算速度、信息安全、通道容量和探测精度等方面展现出了超越经典信息系统的潜力。近年来,许多量子信息协议已获得实验证实,并开始向着远距离、大容量、高安全性的实用化目标发展。实现量子信息协议的量子系统可以分为分离变量和连续变量两大类。分离变量的本征态具有分离谱结构,连续变量的本征态具有连续谱结构。在分离变量系统中远距离、大容量、高安全性的量子通信已经完成了初步的实验验证。连续变量量子信息系统在此方向的发展相对滞后,但由于连续变量系统具有确定性的制备和转换量子态的优势,近年来引起了较广泛的研究兴趣。本文围绕实用化的量子通信目标,用铷原子系综四波混频过程产生的连续变量量子光源,开展了量子信息协议的实验,得到了以下成果:1、在实验上利用轨道角动量复用的连续变量纠缠态,结合全光学量子隐形传态协议,实现了并行9通道的确定性多模式量子隐形传态。首先,通过四波混频的空间多模性,在一系列正交的轨道角动量模式上产生并行11组连续变量纠缠。然后利用轨道角动量模式匹配的参量放大器实现了多模式量子态转换。最后,在实验上完成了多模量子隐形传态的验证。2、在实验上利用增益可调参量放大器、分束器和纠缠源构建了一个多功能全光学量子态转换机。通过该全光学量子态转换机实验实现了部分无实体的量子态转换协议,该协议可以连接全光量子隐形传态协议和最优1→N相干态量子克隆协议。因此,这三种具有不同物理本质和功能的协议可以在同一个全光系统中实现。特别是,我们在实验上证明了在相同纠缠强度下,与全光量子隐形传态相比,部分无实体的量子态转换协议可以有效提高态转换保真度。3、在实验上利用基于四波混频过程的参量放大器和光学分束器网络构建了连续变量量子克隆机。通过该克隆机实验实现了连续变量最优N→M相干态量子克隆,并证明了初始态数量的增多和克隆副本数量的降低可以有效提升克隆的保真度。4、在实验上利用基于原子系综四波混频过程的参量放大器构建了一个低噪声相敏放大器,实现了低噪声纠缠光束的强度放大。与常规的相位不敏感放大器相比,相敏放大器在引入相同噪声的情况下可以更好地放大纠缠。因此,该方案可用于在损耗通道中恢复纠缠态的强度信息,对连续变量量子态的远距离传输有着潜在应用。
房晓旭[2]（2021）在《基于路径-极化超纠缠的光量子信息处理实验研究》文中研究说明本文阐述了在实验上利用高亮度PPKTP晶体自发参量下转换纠缠源产生技术和基于路径—极化的超纠缠态制备技术制备的各种超纠缠态,及它们在光量子信息处理实验研究中的应用。本文研究成果如下:1.通过量子行走模型来实现高维度、高纠缠度超纠缠态的制备。量子行走是量子信息的重要分支,研究量子随机游走过程中量子性质的变化是目前最活跃的前沿领域之一,由于硬币和步行者之间的相互影响和干涉,量子行走模型是一种非常好的纠缠生成器。本文中研究了与步数相关的量子硬币控制下的量子行走中的纠缠产生情况,并将其用于任意维度硬币-步行者超纠缠态的制备。2.通过极化自由度和路径自由度间的混合超纠缠制备了 GHZ态,Cluster态,W态等多比特纠缠态,展示了基于谱估计理论和稳定子理论,在实验中如何通过仅测量少量的可观测量有效地推导出量子态的相干性。相干性的量化是量子信息处理和基础物理的基本问题,不通过层析来推断相干性的范围有助于节省资源,尤其是对大尺度多体系统。3.研究了高维弱纠缠态潜在的隐形量子传态能力及传态能力的激活方式,以一类态为例演示了局域滤波操作对纠缠态潜在的隐形传态能力的激活效果。共享纠缠态的两方,引入路径信息作为辅助量子比特,通过极化—路径超纠缠实现贝尔测量,从而进行了量子隐形传态。量子隐形传态在量子信息领域非常重要,传态能力也是态纠缠的一项重要指标。
潘维韦[3]（2021）在《非局域测量及其应用的研究》文中认为测量公设是量子力学的基本公设之一,联系着量子世界和经典世界,是我们获取微观粒子信息的主要手段。许多研究在理论和实验上对量子测量进行探索,一方面致力于揭示其物理本质,另一方面致力于拓展其技术应用。近年来,随着弱测量技术的发展,人们对于弱值的研究兴趣也越来越浓厚。弱值是在前后选择的系统中定义的,与弱测量指针的偏移量相关,具有不同于本征值的性质,不仅可以用于探索量子力学的基本问题;还可以用于对微弱信号的放大以及对系统波函数和量子过程的直接测量,提供了一种替代量子层析的有效方案。非局域系统所具有的非经典特性是许多量子信息任务具有优势的主要原因,对于一些非局域量的探究有助于促进量子信息的发展。线性光学系统为量子信息实验提供了重要平台,它具有独特的优势,包括:光子不易与环境发生相互作用,因此相干时间长;实验技术相对成熟,利用线性光学元件就可以实现对光子的操作;不需要苛刻的实验要求,大部分操作都可以在室温下,自由空间中完成。因此,作者基于光学系统对非局域可观测量的测量及应用进行了探索,并完成了相关的实验演示。本论文介绍了作者在研究生期间取得的主要成果,如下:1.非局域可观测量的冯·诺依曼测量相对论的因果关系限制了量子非局域测量的实施,对量子非局域测量的研究有助于揭示量子力学和相对论之间的联系。我们实验演示了两种利用纠缠探针,通过局域相互作用来实现非局域测量的方法:一种是针对特殊非局域可观测量的测量;另一种是借助量子隐形传态和概率的量子擦除扩大非局域测量的范围。并且两种测量都满足冯诺依曼测量的属性:可靠性,非破坏性和瞬时性。所.以,还允许对系统进行后续的测量,实现更为复杂的量子信息任务。2.直接测量非局域波函数量子系统的所有信息都包含在量子态中,对于量子态的测量在几乎所有的量子信息任务中都不可避免。利用弱值直接测量波函数方案能在一定程度上减少资源的消耗,我们利用纠缠探针通过测量模量来获取非局域投影子的弱值,首次将直接测量方案推广到了多体系统,并在实验上完成了对双光子纠缠态的直接测量。3.直接表征受控非门对于量子过程的表征有助于演化过程和量子网络的检测和优化。利用弱值可以对每个过程矩阵元进行直接测量。我们证明利用局域相互作用可以实现对非局域连续弱值的提取,进而可以实现对任意两比特幺正过程的直接表征。在实验上搭建双光子受控非门,并首次对其进行了直接重构,只需要少量的测量就可以量化其过程保真度。4.实验观察两只量子柴郡猫交换笑脸可观测量的弱值可作为研究一些量子悖论的重要工具,比如量子柴郡猫,其现象可以通过弱值提供的数学描述很直观地反映出来。我们利用超纠缠系统,借助二阶的弗兰森干涉来选取特定的末态,并通过非幺正的虚时演化在不引入辅助指针的情况下实现了对相关弱值的提取,首次实验观察到两只柴郡猫在不相遇的情况下交换彼此的笑脸,并且不同于之前的实验观察,我们的结果不能用经典理论来描述。5.真正地反事实通信反事实通信是一个具有争议性的话题,也因此成为研究热点。我们通过搭建一臂内嵌马赫曾德干涉仪的迈克尔逊干涉仪来消除光子在信道中的轨迹。我们采用双态矢量来定义粒子的轨迹,并利用光子频率作为指针,然后通过EOM引入弱相互作用实现对光子路径的标记,实验结果符合我们的预期,携带信息的光子不会出现在信道中,首次实现了对于两个逻辑比特的真正反事实传递。
张曼[4]（2020）在《基于纠缠并发度测量和量子网络编码的研究》文中研究指明随着量子信息技术的快速发展,量子纠缠是一种重要的物理资源。不管是量子通信还是量子计算,都广泛的应用了量子纠缠态。量子纠缠可分为多种类型。例如,在离散变量系统中,典型的纠缠是双光子极化纠缠。如果量子态能同时在多个自由度中纠缠,这样的纠缠态被称为超纠缠态,如极化-空间模式超纠缠态和极化-路径超纠缠态。最近,另一种复合纠缠也被用于量子信息处理。但通常纠缠很难直接表征出来,因此,度量量子纠缠态的程度就显得尤为重要,并且很具有实际应用价值。另外,随着量子通信和量子计算研究的发展和深入,科研学者们提出了量子通信网络的概念。但是在量子通信网络中的公共信道传输量子信息时会产生瓶颈问题,因此,进行有效的量子网络编码来解决产生的瓶颈问题成为了研究的热点问题。本文围绕纠缠并发度直接测量和量子网络编码两个方面展开研究。首先通过对已有的纠缠并发度直接测量方案的研究和学习,我们提出了复合纠缠态并发度的直接测量方案。本方案只使用了极化分束器、分束器和交叉Kerr非线性介质,这在未来的实验是完全可行的,并且该协议可能有利于未来的量子信息处理。此外,我们还通过对量子网络编码的研究,给出了基于超纠缠贝尔态的蝶形量子网络编码方案。本方案的优点在于不仅使量子信息在量子网络中的传输速率有了显着提升,还可以节省纠缠光子对的数量,并且在不同自由度上进行Bell态测量时,不会破坏另一自由度的纠缠。此方案可能在未来的量子通信领域中有广泛的应用前景。
杨奎星[5]（2020）在《自由空间测量设备无关的量子密钥分发实验研究》文中研究说明量子信息是量子物理与信息科学的交叉学科,具有深刻的科学意义和广泛的应用价值。近年来,量子信息迅速发展成为研究热点,量子通信是量子信息的主要研究方向之一。量子通信具有理论上无条件安全的独特优势,但是实现现实条件下安全的量子通信仍然面临诸多挑战。测量设备无关的量子密钥分发协议关闭了探测端的所有漏洞,是实现现实条件安全的量子通信的重要一步。虽然光纤信道的测量设备无关量子密钥分发已经有很多实验研究,但是由于光纤信道中传输光子数随传输距离呈指数衰减,所以基于光纤信道构建广域甚至全球的量子通信网现阶段还非常有挑战性,幸运的是,随着量子科学实验卫星”墨子号”的发射成功,基于空间平台自由空间信道的量子通信发展成为实现全球化广域量子通信网络最为切实可行的手段之一,而自由空间测量设备无关量子密钥分发的实验研究却仍是空白。在这一背景下,本论文主要针对无波前探测自适应光学技术和自由空间信道独立光源双光子干涉关键技术进行研究,最终成功实现国际上首个独立光源远距离（20km）自由空间双光子干涉,并在此基础上成功实现了自由空间测量设备无关量子密钥分发。独立光源双光子干涉是测量设备无关量子密钥分发的核心。但是由于受到大气湍流的影响,光束在大气中传播时很难保持稳定的空间模式,再加上到达角起伏和闪烁等效应,导致很难实现自由空间双光子干涉,而且水平链路近地大气的强湍流会带来严重的波前畸变,极大限制单模耦合效率。为了解决上述挑战,本人主持发展了无波前探测自适应光学技术,使其能够满足强大气湍流条件下的自由空间量子通信链路的需求,并通过精确的时序控制和仔细的参数优化,最终在水平约10km自由空间链路上能够明显抑制链路效率抖动并提升大幅度提升单模光纤耦合效率。耦合功率相对标准差从0.88下降到0.52,量子信道效率提升约4-8倍,使得远距离自由空间信道双光子干涉成为可能。除了强度匹配,独立光源双光子干涉还需要两个入射脉冲在到达时间、频率等自由度全同。本人还参与研发了基于高稳晶振的独立时钟同步技术和基于分子池吸收谱的独立激光器锁频技术,实现时间同步精度优于20ps,频率一致性优于0.1pm,满足双光子干涉要求。基于上述关键技术的突破,我们成功实现了远距离（约20km）自由空间双光子干涉（HOM）,干涉能见度约为0.45（极限0.5）,并在此基础上实现自由空间测量设备无关量子密钥分发实验,为现实条件下安全的全球量子保密通信网奠定了技术基础。本人工作的创新主要在于:1通过发展适用于强湍流的无波前探测自适应光学,独立时钟高精度时间同步和独立激光锁频等技术,在国际上首次实现独立光源远距离（约20km）自由空间双光子干涉。2在实现远距离（约20km）自由空间双光子干涉基础上又进一步实现自由空间测量设备无关量子密钥分发实验,为构建具有现实条件下安全的广域量子保密通信做出重要贡献。
端家晨[6]（2020）在《铌酸锂光量子芯片中宽调谐高品质纠缠光子产生》文中研究指明量子集成光学近年来发展迅速,已经成为量子光学和量子信息技术的一个重要发展方向。相比于体块量子光学,量子集成光学具有体积小、稳定性高、操控性强、可重构等特点。铌酸锂作为最重要的非线性光学材料之一,被广泛用于量子光源的制备和量子态的高速调控。随着微加工技术的引入,铌酸锂已经成为量子集成光学的重要平台,能够实现多种自由度编码的单片集成的纠缠光源。但是,一般的片上纠缠光源的波长调谐范围有限,不能适应外部光路器件工作波长以及不同应用场景的要求,并且由于微加工技术的误差,基于铌酸锂波导的片上量子光源的品质如纠缠度还有待提高。近几年,铌酸锂薄膜迅速发展成为一个新的材料体系,而对它的研究目前绝大多数是在经典的非线性光学范畴,它在量子光学领域的应用还有待深入的探索和研究。本论文一方面致力于传统的质子交换铌酸锂波导芯片,研制了高品质的波长宽调谐的路径和频率纠缠光源,另一方面,研究了铌酸锂薄膜波导的色散特性,提出偏振纠缠源的新的制备方案。本文取得的主要研究结果如下1.理论分析了由不平衡分束器构成的Mach-Zehnder interferometer（MZI）的传输特性。我们通过对MZI传输矩阵进行分析,得到MZI可以等效为一个精确50:50分束器的理论条件和适用范围。我们还分析计算了波长简并和非简并的双光子NOON态在MZI中的量子干涉,得到了高品质路径纠缠和频率纠缠的产生条件。2.制备了波长宽调谐的高品质的路径和频率纠缠光子对。在质子交换铌酸锂波导芯片上,采用MZI干涉仪作为分束比精确可控的分束器,实现了高对比度的双光子干涉。同时采用级联的多周期极化结构,扩展了光子对的波长,制备出了波长可调谐的路径纠缠光子对。由于电光效应控制MZI的分束比在不同波长下都能精确达到理想分束比,以及该MZI中补偿电压关于中心波长对称,基于该芯片我们也制备了波长可调谐的频率纠缠光子对。我们用Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉对制备的全同光子对和频率纠缠光子对进行了表征。3.提出基于单周期的反向传输偏振纠缠源的设计方案。绝缘体上的铌酸锂薄膜（LNOI）能够被加工成强束缚波导,通过设计波导横截面来调控强束缚波导的色散,我们在单直波导中设计得到了交叉的TM00和TE00的折射率色散曲线,这类色散曲线可以天然的同时实现两个不同的反向参量下转换过程的准相位匹配,能够直接制备出偏振纠缠源。我们还分析了实验可行性即微纳加工对这类偏振纠缠源的影响。
廖彤[7]（2020）在《参量下转换量子光场光子数统计分布研究》文中研究指明参量下转换（PDC）是制备量子光源的主要方法,在量子通信、量子计算、高分辨率量子测量和量子信息处理中均有重要应用。PDC量子光场光子数统计分布的测量对PDC量子光源质量的评估以及优化具有重要意义。本文提出了一种基于PMT的可分辨光子数探测器的直接测量方案,其可靠分辨光子数达到7光子以上。通过对不同功率的连续激光泵浦下的偏硼酸钡（BBO）晶体PDC光场的光子计数以及光子数统计分布进行测量,研究泵浦光功率对参量下转化光场光子数及光子数统计分布的影响。本文主要工作如下:（1）根据PDC相位匹配理论,编写程序计算并绘制BBO晶体Ⅰ型、Ⅱ型相位匹配PDC的相位匹配角,非共线角,波长之间的关系图,为BBO晶体PDC量子光场的制备提供理论支撑。（2）对量子光源的特性进行了系统全面的分析,重点研究了单光子源与纠缠光源的非经典特性。详细分析了泊松分布、亚泊松分布、超泊松分析、热态分布等不同类型光子数分布的特点与区分方法,为判定PDC光场的光子数分布奠定基础。（3）搭建BBO晶体PDC光场的制备和探测光路,利用单光子探测器测量了不同泵浦功率下的BBO晶体PDC光场光子计数率,实验发现,随着泵浦光功率的增大,PDC光场光子数呈指数增长。（4）改进完善了基于PMT的可分辨光子数探测系统,精密测量不同泵浦光功率（0.01100m W）下,BBO晶体产生PDC量子光场的光子数分布,并进行统计分析,实验验证了PDC量子光场平均光子数随泵浦光功率变化的理论结果。（5）采用泊松分布、热态分布、多模热态等理论光子数分布对统计结果进行分析,通过比较理论与实验的关联系数和Mandle参数Q,证明了实验中产生的PDC光场光子数统计分布为一种新的超泊松分布——亚多模热态分布。
武素衡[8]（2020）在《基于双周期极化钛扩散铌酸锂波导的频率纠缠光子对的制备》文中研究说明量子力学是现代物理学最重要的基石,可以解释很多经典物理无法解释的现象。量子信息学是量子力学和信息学的结合,以量子比特为基本信息单元,主要包括量子通信和量子计算等领域,近年来已取得了令人瞩目的成就。量子纠缠是量子信息的核心资源,在多种量子信息任务中有广泛应用,包括量子密钥分发、量子隐形传态、量子计算、量子度量等。我们可以预见的是,在不远的未来,大规模集成化的基于量子纠缠的量子信息处理必将会得到更为广泛的应用。集成光量子信息技术近年来发展迅速,其目标是将量子态的制备、操控与测量这一系列复杂庞大的空间光路集成在一块数平方厘米甚至更小的光子芯片上,这样就能够保证量子信息处理过程更为稳定、方便扩展。但是目前大部分报道的光子芯片都是无源的,需要在片外提供量子光源,如何制备出高效的集成化量子纠缠光源就成为了我们的研究重点。光学超晶格是目前产生纠缠光子的常用材料,通过对超晶格的畴结构进行设计,使自发参量下转换过程满足准相位匹配条件,能够高效的产生纠缠光子对。周期性极化的铌酸锂（PPLN）晶体具有较高的非线性系数,集成和加工工艺成熟,是一种理想的非线性材料。PPLN波导能够将泵浦光和参量光很好地束缚起来,参量光子产率高,能够很好的满足集成纠缠光子源的要求。由于自发参量下转换产生的纠缠光子满足动量守恒和能量守恒,在偏振、频率和路径等自由度上都可以构成纠缠态。其中频率自由度可以提供一个高维易于扩展的希尔伯特空间,可以有效提高量子信息编码容量。因此研究频率纠缠光子对的制备具有重要的意义和应用前景。本论文的主要内容包括以下几个方面:1.在绪论部分简要介绍量子信息的相关背景知识,并计算了非线性晶体自发参量下转换过程以及所需要满足的匹配条件,最后介绍了相关的研究进展。2.光子干涉是由光子的不可区分性引起的,本文从线性光学元件出发介绍了单光子和多光子干涉的基本原理。3.铌酸锂是最常用的非线性晶体,我们简介了PPLN波导的制备工艺以及铌酸锂的非线性效应,并且理论计算了自发参量下转换产生的频率纠缠光子HongOu-Mandel（HOM）拍频干涉的干涉图样。4.我们基于铌酸锂晶体的自发参量下转换过程,设计并在实验上实现了利用双周期极化的钛扩散铌酸锂波导来制备集成化的频率纠缠光子对。双周期极化的铌酸锂波导能够提供两个不同的倒格矢,这样就能保证两个自发参量下转换过程的同时产生,无需借助干涉或后选择的方法,就能够在单激光泵浦的条件下直接产生双光子频率纠缠对。通过Hong-Ou-Mandel拍频干涉的刻画,我们验证了制备的频率纠缠光子对具有高的保真度和纠缠度。我们的工作开辟了一种新的制备集成化频率纠缠光子对的方法,有望用于有源光子芯片。
董明新[9]（2020）在《基于冷原子系综的非经典光源制备和量子存储》文中认为几个世纪以来,关于光子本质的解释一直是科学家们争论的话题。着名的杨氏双缝干涉实验揭示了光的波动属性,而爱因斯坦对于光电效应的解释则验证了光子的粒子特性,这也形成了现如今人们对于光子的普遍认知:即光子具有波粒二象性。爱因斯坦的光量子理论不仅提高了人们对于光子属性的理解,也推动了量子力学的发展。光子作为量子力学基本粒子之一也被广泛应用于各种量子信息过程,比如量子计算、量子通讯、量子成像和量子加密等等。在量子信息领域,量子信息可以被加载在光子的偏振、频率和轨道角动量等自由度上,因而制备与存储各种光子纠缠态是实现许多量子信息处理过程的基础,同时如何提高光子可携带的信息量也是目前的研究热点,其中由于多自由度纠缠可以增加量子网络的信道容量而成为人们关注的一个热点研究方向。另外,随着容错量子计算和高精度量子测量等对纠缠粒子数日益增长的需求,制备多粒子纠缠态就显得尤为重要。本论文主要以携带高容量信息的量子纠缠态以及多粒子纠缠态的制备为目标开展实验研究,基于原子系综实现了多自由度和多光子纠缠态的制备以及其与原子存储器的接口链接。本论文的工作对于未来实现容错量子计算以及高容量的量子通讯网络具有重要意义。本论文的研究内容主要分为以下几部分:1.研究了双色超纠缠光子对的制备。我们首先用激光冷却与囚禁技术获得一个铷85冷原子团,然后利用原子菱形能级结构通过自发四波混频过程直接产生光子波长分别为795nm和1475nm的超纠缠光子对,该光子对同时处于时间-频率和偏振自由度纠缠。我们通过测量量子拍频验证时间频率纠缠,通过测量双光子干涉曲线和CHSH不等式证明光子偏振纠缠,实验结果很好地验证了超纠缠光子对的纠缠特性。2.实验研究了窄带宽四光子GHZ态的制备。我们首先在单个冷原子系综中复用两个自发四波混频过程产生两对双光子偏振纠缠源,然后通过宇称检验门后项选择出拟制备的GHZ态,最后通过量子层析测量重构了纠缠态的密度矩阵。实验结果清晰地表明了我们在原子系综中制备出了窄带宽四光子GHZ 态。3.开展了基于原子存储器的双光子NOON态存储研究。我们首先制备了两个冷原子系综,并在第一个冷原子团中使用双Λ型能级结构通过原子自发四波混频过程产生两个频率相同的光子,并利用HOM干涉仪制备了双光子NOON态。随后在第二个原子团中,我们通过一个主动锁定的马赫-曾德尔干涉仪的协助利用拉曼存储协议实现了 NOON态的量子存储。我们的实验结果证明双光子NOON态可以很好地被原子存储器存储下来。4.基于原子存储器开展了关于光子本质研究的惠勒延迟实验。我们首先制备出三个冷原子系综:第一个原子系综用来制备标记单光子源,而其他两个原子系综则用做时域上的拉曼存储器型分束器。我们通过构建时域上的马赫-曾德尔干涉仪以及量子随机数实现了惠勒延迟实验。实验结果证明在光子被最终探测之前讨论光子波粒特性是没有意义的。本论文的特色和主要创新点有:1.首次在原子系综中实现了可见波段光子与通讯波段光子之间的超纠缠。因为产生的可见波段光子能与原子能级耦合,因此适用于基于原子存储器的量子中继器,而通讯波段光子波长处于光纤通信窗口,适用于长距离量子通讯。另外相比于单个自由度纠缠,我们产生的超纠缠在时间频率和偏振自由度都是纠缠的,扩大了信道容量,因此这种双色超纠缠对于实现大容量长距离量子通讯具有重要参考价值。2.首次在实验上实现了窄带宽多光子GHZ态的制备。特点如下:首先在单个原子系综复用多个自发四波混频过程节约了原子系综的数目,从而简化了实验装置;其次,产生的四光子GHZ态带宽能与原子带宽匹配,因而可以与原子相互耦合,有利于研究基于光与原子相互作用的量子信息处理过程。3.首次实现了多光子NOON态的量子存储。通过拉曼存储协议,利用原子系综作为存储器,我们成功地存储了双光子NOON态,建立了双光子NOON态与原子存储器的接口链接。这项工作对存储多光子态具有重要的参考价值。4.首次在光与原子混合系统中演示了惠勒延迟实验。我们利用原子存储器巧妙地构建了时域上的马赫-曾德尔干涉仪,验证了惠勒延迟实验的基本思想。这对于人们在光与物质相互作用表象下理解互补性原理具有重要意义。
贾芳[10]（2020）在《光束分离器的算符理论新进展及其应用》文中研究指明光束分离器是一个重要而基本的光学元件,在量子光学与量子信息的实验中起了分束、转换、纠缠的作用。长期以来,对于纠缠的性能有了些了解,但分析不够深刻,原因是缺乏先进的数学理论。本论文采用有序算符内积分理论建立纠缠态表象,构建光束分离器的算符理论（包括表象、正规乘积、Weyl排序理论）可以揭示其新特性,并有利于进一步分析级联分束器、Mach-Zehnder干涉仪的功能。在此基础上,本文给出了光束分离器在构建新量子光场,以及在量子隐形传输中的新应用。具体研究成果如下:（1）基于有序算符内积分技术以及量子力学表象的完备性,推导了单、双模厄密多项式的积分表示。基于此,导出了单、双模奇、偶厄密多项式的母函数公式。该方法不仅简洁有效,而且可用于推导新的算符恒等式以及制备新的量子态,例如双变量激发可以用于制备纠缠相干态。此外,利用算符内积分技术推导了算符的Weyl展开。由此获得了若干新的算符编序公式,包括算符的Q-P和P-Q编序;并利用新途径推导了光子计数分布公式与相似变换下Weyl编序的不变性。（2）光束分离器是量子光学中的基本线性器件之一,它在量子纠缠态的制备与测量上起着重要作用。基于光束分离器对算符的矩阵变换关系,导出了光束分离器算符在若干表象中的自然表示。利用该自然表示（而非SU（2）李代数关系）与有序算符内的积分技术,导出了光束分离器算符的正规乘积、紧指数表示及多种分解形式。此外,直接导出一种纠缠态表象及其Schmidt分解。并将上述情况推广至多个级联光束分离器的情况。作为应用,利用两个级联光束分离器获得了量子力学表象及其Schmidt分解,并结合量子条件测量制备了 qubit态的叠加态。相关研究为连续变量量子隐形传输、多模纠缠态、多模qubit态的制备提供了一种有效的途径,且为由光束分离器组成的线性器件系统总作用的算符正规乘积及其紧指数表示提供了一般方法。（3）基于传统的Kimble-Braunstein量子隐形传态方案,利用纠缠态表象方法导出了平均意义下输出量子态的密度算符表示——输出态算符与输入态、纠缠源的特征函数的关系,以及输出态特征函数与以上特征函数的简洁关系。基于此,对于任意的双模纠缠源,进一步推导了传输相干态的保真度公式——它仅仅表示成了纠缠源的Q函数的一个简洁积分。这为保真度计算提供了一条方便有效的途径。作为应用,考察了包括高斯与非高斯纠缠态作为纠缠源实现相干态传输的保真度。（4）基于非对称的光束分离器和条件测量,提出了更为实际的非高斯态的制备方案。光子扣除、光子增加和光子催化可看成是该方案的三个特殊情况。通过推导光子数分布、Mandel-Q参数、Wigner函数以及压缩参数等,讨论了制备非高斯态的非经典性质。研究表明:这些特性不仅依赖于压缩和测量参数,而且依赖于非对称光束分离器的透射率。光子增加和光子催化分别在低透射和高透射区域表现出更高的成功概率;若考虑成功概率以及小参数情况下的负部体积,与单光子扣除和单光子催化相比,单光子增加是个更好的制备非高斯态的操作,尽管单光子增加和单光子扣除具有相同且明显的Wigner函数负值特征。然而,量子催化在大压缩参数范围以及低透射情况下性能更好。这些研究为非高斯态的制备提供了理论参考。
二、Quantum Teleportation of One-Photon and Two-Photon Superposition States（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Quantum Teleportation of One-Photon and Two-Photon Superposition States（论文提纲范文）
（1）基于原子系综四波混频过程实现量子信息协议（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 量子信息科学简介 |
| 1.2 量子信息科学研究进展 |
| 1.2.1 量子纠缠及其研究进展 |
| 1.2.2 量子计算及其研究进展 |
| 1.2.3 量子信息协议及其研究进展 |
| 1.3 基于原子系综四波混频过程的量子信息科学研究 |
| 1.4 本论文的主要内容 |
| 2.量子光学基本理论 |
| 2.1 光场的量子化 |
| 2.2 光场的量子态 |
| 2.2.1 数态 |
| 2.2.2 相干态 |
| 2.2.3 压缩态 |
| 2.3 量子态的相空间描述 |
| 2.3.1 Wigner函数表述 |
| 2.3.2 P函数表述 |
| 2.3.3 Q函数表述 |
| 2.3.4 保真度 |
| 2.4 量子态的测量 |
| 2.4.1 强度探测 |
| 2.4.2 平衡零拍探测 |
| 2.5 本章小结 |
| 3.铷原子系综的四波混频过程的理论和实验基础 |
| 3.1 基于铷原子系综四波混频过程的参量放大器 |
| 3.1.1 理论模型 |
| 3.1.2 实验实现 |
| 3.2 四波混频产生量子关联光束的纠缠探测 |
| 3.2.1 四波混频产生量子关联光束纠缠度的理论分析 |
| 3.2.2 实验测量四波混频过程产生的纠缠 |
| 3.3 实验基础 |
| 3.3.1 光学分束器 |
| 3.3.2 光学轨道角动量 |
| 3.3.3 全光学量子隐形传态 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.光学轨道角动量复用的全光学量子隐形传态 |
| 4.1 通道复用的量子隐形传态的意义 |
| 4.2 轨道角动量复用全光量子隐形传态的理论推导 |
| 4.3 实验实现轨道角动量复用的全光量子隐形传态 |
| 4.4 通过全光量子隐形传态协议传递轨道角动量模式叠加的相干态 |
| 4.5 本章小结 |
| 5.全光学多功能量子态转换机的实验实现 |
| 5.1 多功能量子态转换机的研究背景 |
| 5.2 多功能量子态转换机的理论方案 |
| 5.3 三种不同的全光学量子信息协议的实验实现 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 典型结果 |
| 5.3.3 不同放大增益下损耗对全光通道的影响 |
| 5.4 实现全光量子态转换机的多功能性 |
| 5.5 本章小结 |
| 6.全光学最优N→M相干态量子克隆 |
| 6.1 量子克隆的研究背景 |
| 6.2 全光最优N→M相干态量子克隆理论分析 |
| 6.3 实验实现连续变量最优N→M相干态量子克隆 |
| 6.3.1 实验装置 |
| 6.3.2 实验展现最优4→16 相干态量子克隆 |
| 6.3.3 实验展现最优N→M相干态量子克隆 |
| 6.4 本章小结 |
| 7.用低噪声相敏放大器放大明亮的纠缠光束 |
| 7.1 量子态放大的研究背景 |
| 7.2 低噪声纠缠光束的强度放大的理论方案和实验装置 |
| 7.2.1 理论方案 |
| 7.2.2 实验装置 |
| 7.3 实验展现纠缠光束的低噪声放大 |
| 7.4 纠缠强度随放大增益的变化 |
| 7.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表的论文 |
| 个人简历 |
| 致谢 |
（2）基于路径-极化超纠缠的光量子信息处理实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第二章 量子信息的基本概念与光量子实验技术 |
| 2.1 常用光学元件及基础实验技术简介 |
| 2.2 PPKTP晶体中参量下转换与纠缠光子对的产生 |
| 2.3 联合光谱分布 |
| 2.4 量子行走简介 |
| 2.5 图态与稳定子态 |
| 2.6 量子隐形传态简介 |
| 第三章 量子行走在高维超纠缠态制备中的应用 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.2 理论方案 |
| 3.2.1 三个不同的量子行走模型 |
| 3.2.2 量子行走过中超纠缠的度量 |
| 3.2.3 最优硬币操作序列的选取 |
| 3.2.4 最优操作下纠缠产生效果分析 |
| 3.3 实验实现 |
| 3.3.1 量子行走的光学实验系统 |
| 3.3.2 结果分析 |
| 第四章 基于超纠缠演示多比特态相干性的精确估计 |
| 4.1 背景知识 |
| 4.2 理论介绍 |
| 4.2.1 相干性的度量 |
| 4.2.2 相干性上界的估计方法 |
| 4.2.3 相干性下界的估计方法 |
| 4.3 实验演示 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 多比特超纠缠态制备与测量 |
| 4.3.3 数据分析和总结 |
| 第五章 潜在的量子隐形传态能力的激活 |
| 5.1 背景介绍 |
| 5.2 理论介绍 |
| 5.2.1 传态能力的度量 |
| 5.2.2 传态能力的激活 |
| 5.2.3 潜在量子隐形传态能力判断标准 |
| 5.2.4 对两类高维纠缠态的研究 |
| 5.3 传态能力激发实验 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 局部滤波前状态的制备 |
| 5.3.3 局部滤波后状态的制备 |
| 5.3.4 传态能力测试 |
| 5.3.5 实验结果与分析 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A |
| 附录B |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）非局域测量及其应用的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 第2章 基本概念介绍 |
| 2.1 量子测量 |
| 2.1.1 基本概念 |
| 2.1.2 投影测量和POVM |
| 2.1.3 量子测量的演化描述及退相干 |
| 2.1.4 测量耦合的强弱问题:强测量和弱测量 |
| 2.1.5 测量耦合的局域性问题:非局域测量 |
| 2.1.6 测量过程的可重复性 |
| 2.1.7 无相互作用测量(Interaction-free measurement) |
| 2.1.8 测量系统前后状态选择及弱值 |
| 2.2 量子系统的刻画 |
| 2.2.1 量子系统的波函数描述 |
| 2.2.2 量子态测量 |
| 2.2.3 量子系统演化过程的表征 |
| 2.2.4 利用弱值直接表征量子系统 |
| 第3章 非局域可观测量的冯·诺依曼测量 |
| 3.1 对特殊形式非局域可观测量的测量 |
| 3.2 量子擦除 |
| 3.3 利用量子擦除实现非局域测量 |
| 3.4 基于光学系统的实验演示 |
| 3.4.1 奇偶校验理论 |
| 3.4.2 实验细节 |
| 3.4.3 实验结果 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 非局域纠缠量子态的直接测量 |
| 4.1 直接测量两体波函数理论 |
| 4.2 非局域弱值的提取 |
| 4.2.1 Resch-Steinberg方案 |
| 4.2.2 模量与弱值 |
| 4.3 基于光学系统的实验演示 |
| 4.3.1 实验过程 |
| 4.3.2 实验结果 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 直接表征C-NOT门 |
| 5.1 直接表征两粒子幺正过程 |
| 5.2 直接表征双光子纠缠门的实验演示 |
| 5.2.1 线性光学实现CNOT门 |
| 5.2.2 实验装置 |
| 5.2.3 实验结果 |
| 5.3 小结 |
| 第6章 量子柴郡猫笑脸的实验交换 |
| 6.1 理论框架 |
| 6.1.1 两只柴郡猫交换笑脸的弱值体现 |
| 6.1.2 无指针的弱值提取 |
| 6.2 基于光学系统的实验演示 |
| 6.2.1 实验细节 |
| 6.2.2 结果分析 |
| 6.3 小结 |
| 第7章 真正地反事实通信 |
| 7.1 反事实通信背景介绍 |
| 7.1.1 部分反事实通信—Partially |
| 7.1.2 完全反事实通信—Fully |
| 7.1.3 真正反事实通信—Truly |
| 7.2 真正反事实通信的实验演示及验证 |
| 7.2.1 实验操作 |
| 7.2.2 实验结果分析 |
| 7.3 小结 |
| 第8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 |
（4）基于纠缠并发度测量和量子网络编码的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 专用术语注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 本文的主要工作及内容安排 |
| 第二章 量子基础知识 |
| 2.1 量子基本概念 |
| 2.1.1 量子比特 |
| 2.1.2 量子门 |
| 2.2 量子纠缠 |
| 2.2.1 量子纠缠态的提出 |
| 2.2.2 常见的量子纠缠态 |
| 2.3 量子纠缠态的制备 |
| 2.3.1 基于非共线Ⅱ型BBO晶体的量子纠缠态制备 |
| 2.3.2 基于共线性PPKTP晶体的量子纠缠态制备 |
| 2.4 量子纠缠的度量 |
| 2.4.1 部分熵纠缠度 |
| 2.4.2 生成纠缠度 |
| 2.4.3 纠缠并发度 |
| 2.5 量子纠缠态的应用研究 |
| 2.5.1 量子隐形传态 |
| 2.5.2 量子密钥分发 |
| 2.5.3 量子密集编码 |
| 2.5.4 量子安全直接通信 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于宇称测量的复合纠缠态并发度的直接测量 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 已有的纠缠并发度的直接测量方案 |
| 3.2.1 任意两原子纯态并发度的直接测量 |
| 3.2.2 基于单光子探测器和BS的两光子极化态并发度的直接测量 |
| 3.2.3 基于宇称测量的两光子极化态并发度的直接测量 |
| 3.3 基于宇称测量的复合纠缠态并发度的直接测量 |
| 3.3.1 准备工作 |
| 3.3.2 方案描述 |
| 3.3.3 讨论分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于超纠缠贝尔态的蝶形量子网络编码 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 蝶形经典网络编码方案 |
| 4.3 已有的蝶形量子网络编码方案 |
| 4.3.1 基于最大纠缠态的蝶形量子网络编码 |
| 4.3.2 基于非最大纠缠态的概率性蝶形量子网络编码 |
| 4.4 基于超纠缠贝尔态的蝶形量子网络编码 |
| 4.4.1 准备工作 |
| 4.4.2 方案描述 |
| 4.4.3 讨论分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 致谢 |
（5）自由空间测量设备无关的量子密钥分发实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景介绍 |
| 1.2 论文结构安排 |
| 第2章 量子通信的原理 |
| 2.1 量子密钥分发中的基本概念 |
| 2.1.1 量子比特 |
| 2.1.2 量子纠缠与Bell不等式 |
| 2.2 HOM干涉 |
| 2.2.1 单光子脉冲的HOM干涉 |
| 2.2.2 弱相干脉冲的HOM干涉 |
| 2.3 典型的量子密钥分发协议 |
| 2.3.1 BB84协议 |
| 2.3.2 Ekert91协议 |
| 2.3.3 诱骗态协议 |
| 2.3.4 测量设备无关的量子密钥分发协议 |
| 第3章 大气湍流与自适应光学技术 |
| 3.1 大气湍流介绍 |
| 3.2 波前像差与Zernike多项式 |
| 3.3 自适应光学系统 |
| 3.3.1 两类典型的自适应光学系统 |
| 3.3.2 模式法SPGD自适应光学系统 |
| 3.4 基于深度学习的自适应技术研究与探索 |
| 3.4.1 卷积神经网络的基本原理 |
| 3.4.2 波前畸变的高斯光束波前相位重构 |
| 第4章 自由空间独立源干涉关键技术 |
| 4.1 独立时钟同步 |
| 4.2 独立频率锁定 |
| 4.3 单模耦合与偏振保持干涉技术 |
| 4.3.1 单模耦合 |
| 4.3.2 偏振保持干涉 |
| 第5章 自由空间测量设备无关的量子密钥分发实验 |
| 5.1 实验系统介绍 |
| 5.1.1 实验光源 |
| 5.1.2 发射合束滤波模块 |
| 5.1.3 自由空间链路 |
| 5.1.4 符合探测与数据采集 |
| 5.2 实验流程 |
| 5.3 实验结果 |
| 第6章 完成的其它外场实验 |
| 6.1 上海城市环境白天量子密钥分发外场实验 |
| 6.2 西藏阿里地星量子隐形传态外场实验 |
| 6.3 新疆南山白天天空背景测试 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 论文规范 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（6）铌酸锂光量子芯片中宽调谐高品质纠缠光子产生（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子信息技术 |
| 1.2 量子集成光学 |
| 1.3 铌酸锂光量子芯片 |
| 1.3.1 准相位匹配 |
| 1.3.2 铌酸锂波导 |
| 1.3.3 铌酸锂电光调制器 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于MZI干涉仪的双光子干涉理论研究 |
| 2.1 HOM 干涉与BRHOM 干涉 |
| 2.2 基于MZI干涉仪的双光子干涉 |
| 2.2.1 MZI干涉仪的传输特性分析 |
| 2.2.2 基于MZI的同频光子对的BRHOM干涉 |
| 2.2.3 基于MZI的非简并光子对的BRHOM干涉 |
| 2.3 全同光子对的和频率纠缠光子对的刻画 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 铌酸锂质子交换波导芯片上的宽调路径纠缠源与频率纠缠源 |
| 3.1 质子交换波导中的多周期极化设计 |
| 3.2 片上结构的参数表征 |
| 3.2.1 芯片的整体结构 |
| 3.2.2 BS分束比测试 |
| 3.2.3 MZI的补偿电压测试 |
| 3.2.4 片上多个极化周期的表征 |
| 3.3 量子光源的测试 |
| 3.3.1 基于MZI的片上BRHOM干涉及检验 |
| 3.3.2 全同光子对的HOM干涉 |
| 3.3.3 频率纠缠源的测试 |
| 3.4 结果分析与讨论 |
| 3.4.1 电压的优化 |
| 3.4.2 干涉测量m系数与透射系数 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于单周期极化铌酸锂薄膜波导的单周期偏振纠缠源 |
| 4.1 铌酸锂薄膜波导的基本结构 |
| 4.2 单周期偏振纠缠源 |
| 4.2.1 反向准相位匹配 |
| 4.2.2 LNOI波导中的交叉型折射率色散和偏振纠缠源设计 |
| 4.2.3 偏振纠缠源的产率计算 |
| 4.2.4 Concurrence的计算 |
| 4.3 偏振频率超纠缠的理论设计 |
| 4.4 实验可行性 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 攻读硕士学位期间发表论文 |
| 致谢 |
（7）参量下转换量子光场光子数统计分布研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 量子信息与光学非经典态 |
| 1.1.1 量子信息 |
| 1.1.2 纠缠态 |
| 1.1.3 单光子态 |
| 1.2 量子光源在量子信息领域的应用 |
| 1.2.1 单光子源 |
| 1.2.2 纠缠光源 |
| 1.3 参量下转换与量子光源的制备 |
| 1.4 选题意义及内容结构 |
| 2 参量下转换光场理论研究 |
| 2.1 晶体非线性效应及参量下转换原理 |
| 2.1.1 晶体非线性效应 |
| 2.1.2 参量下转换原理 |
| 2.2 相位匹配方式 |
| 2.2.1 角度相位匹配 |
| 2.2.2 温度相位匹配 |
| 2.2.3 准相位匹配 |
| 2.2.4 Ⅰ型相位匹配 |
| 2.2.5 Ⅱ型相位匹配 |
| 2.3 相位匹配角及下转换光非共线角计算 |
| 2.3.1 Ⅰ型相位匹配计算 |
| 2.3.2 Ⅱ型相位匹配计算 |
| 2.3.3 理论计算结果 |
| 3 量子光源的特性与光子数统计分布 |
| 3.1 单光子源 |
| 3.1.1 二阶自相关函数 |
| 3.1.2 不可区分度 |
| 3.1.3 单光子源效率 |
| 3.2 纠缠光源 |
| 3.3 光子数的统计分布 |
| 3.3.1 泊松分布 |
| 3.3.2 亚泊松分布 |
| 3.3.3 超泊松分布 |
| 3.4 光子数分布测量 |
| 3.4.1 直接测量法 |
| 3.4.2 间接测量法 |
| 4 参量下转换量子光场制备与光子数统计分布实验研究 |
| 4.1 实验光路设计 |
| 4.1.1 Ⅱ型参量下转换出光角计算 |
| 4.1.2 参量下转换光场制备原理图 |
| 4.2 PDC光场 |
| 4.2.1 泵浦光功率标定 |
| 4.2.2 PDC光场光子计数测量 |
| 4.3 PDC量子光场统计分布实验研究 |
| 4.3.1 PDC量子光场光子数统计分布理论 |
| 4.3.2 PDC量子光场光子数统计分布测量 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）基于双周期极化钛扩散铌酸锂波导的频率纠缠光子对的制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子比特 |
| 1.2 量子纠缠 |
| 1.3 EPR佯谬与Bell不等式 |
| 1.4 量子信息的应用 |
| 1.4.1 量子密钥分发 |
| 1.4.2 量子隐形传态 |
| 1.4.3 量子计算 |
| 1.5 自发参量下转换制备纠缠态 |
| 1.6 本文的研究内容和创新点 |
| 参考文献 |
| 第二章 光子干涉 |
| 2.1 经典干涉 |
| 2.2 线性光学元件 |
| 2.3 单光子干涉 |
| 2.4 双光子干涉 |
| 2.4.1 Hong-Ou-Mandel干涉 |
| 2.4.2 Franson干涉 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 铌酸锂晶体的性质及频率纠缠光子的表征 |
| 3.1 铌酸锂晶体的基本性质 |
| 3.2 铌酸锂的非线性效应 |
| 3.3 频率纠缠光子的HOM干涉 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 频率纠缠光子对的制备 |
| 4.1 频率纠缠光子的研究进展 |
| 4.2 双周期Ti:PPLN波导的和频测试 |
| 4.3 群速度补偿 |
| 4.4 频率纠缠光子的制备 |
| 4.5 量子态层析(quantum state tomography) |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（9）基于冷原子系综的非经典光源制备和量子存储（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 纠缠光源简介 |
| 1.1.1 偏振纠缠 |
| 1.1.2 轨道角动量纠缠 |
| 1.1.3 时间频率纠缠 |
| 1.1.4 位置动量纠缠 |
| 1.1.5 纠缠源品质的表征方法 |
| 1.2 非经典关联光子对制备方法 |
| 1.2.1 自发参量下转换过程 |
| 1.2.2 自发四波混频过程 |
| 1.3 量子存储器简介 |
| 1.3.1 拉曼存储器 |
| 1.3.2 拉曼存储器作为时域BS的应用 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 原子系综中双色超纠缠光源的产生 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 实验内容 |
| 2.2.1 超纠缠源实验装置介绍 |
| 2.2.2 超纠缠源制备实验结果与理论分析 |
| 2.2.3 可控的量子拍频现象及理论分析 |
| 2.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 窄带宽四光子GHZ态的产生 |
| 3.1 多光子态的种类 |
| 3.1.1 GHZ态 |
| 3.1.2 W态 |
| 3.1.3 Cluster态 |
| 3.2 GHZ态的研究意义 |
| 3.3 实验内容 |
| 3.3.1 制备四光子GHZ态的实验装置 |
| 3.3.2 四光子GHZ态的实验结果 |
| 3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 双光子NOON态的制备及与原子存储器的接口链接 |
| 4.1 NOON态的含义 |
| 4.2 NOON态存储的研究背景 |
| 4.3 实验内容 |
| 4.3.1 实验装置介绍 |
| 4.3.2 双光子NOON态的制备与存储实验结果 |
| 4.3.3 影响多光子存储的因素 |
| 4.3.4 原子存储器存储指标优化方法讨论 |
| 4.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于原子存储器的惠勒延迟实验 |
| 5.1 惠勒延迟实验的研究背景 |
| 5.2 实验内容 |
| 5.2.1 实验原理简介 |
| 5.2.2 实验结果 |
| 5.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结和展望 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）光束分离器的算符理论新进展及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 量子光学基础理论与进展 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 问题的提出 |
| 1.3 几种常见的量子力学表象 |
| 1.4 有序算符内积分(IWOP)技术简介 |
| 1.4.1 正规乘积的性质 |
| 1.4.2 正规乘积下相干态、坐标态、动量态的完备性 |
| 1.4.3 单模压缩算符的导出 |
| 1.5 单变量、双变量厄密多项式的新母函数 |
| 1.5.1 H_(2n+1)(x)的母函数 |
| 1.5.2 H_(2m+1,2n+k)(x,y)的母函数及其新关系 |
| 1.5.3 物理应用 |
| 1.6 Weyl表示到算符的编序及其应用 |
| 1.6.1 密度算符的Weyl表示 |
| 1.6.2 算符编序公式及其应用 |
| 1.6.3 光子计数公式的新推导 |
| 1.6.4 Weyl编序中相似变换下不变性的新推导 |
| 1.7 本章小结 |
| 第2章 光束分离器与纠缠态表象理论 |
| 2.1 光束分离器的基本描述 |
| 2.2 双模纠缠态的产生与双模压缩算符 |
| 2.3 双模纠缠表象的光束分离器产生方案 |
| 2.4 三模纠缠态表象的产生与三模压缩算符 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光束分离器算符理论及纠缠功能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光束分离器算符在坐标、动量表象中的表示 |
| 3.2.1 坐标、动量表象的新引入 |
| 3.2.2 光束分离器算符的Q、P表象表示 |
| 3.3 光束分离器算符的正规乘积与紧指数表示 |
| 3.4 光束分离器算符的若干分解 |
| 3.5 双模纠缠态表象及其Schmidt分解 |
| 3.6 级联光束分离器算符的表象表示及正规乘积 |
| 3.6.1 两级联光束分离器算符的积分表示 |
| 3.6.2 两级联光束分离器算符的正规乘积与紧指数表示 |
| 3.6.3 多光束分离器级联 |
| 3.7 级联光束分离器算符的应用 |
| 3.7.1 量子力学纠缠态表象的制备 |
| 3.7.2 条件测量下输出量子态的计算 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 光束分离器在量子隐形传输中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 离散态量子隐形传输 |
| 4.3 连续变量量子隐形传输 |
| 4.4 双模密度算符的Weyl表示 |
| 4.5 输入-输出量子态特征函数的关系 |
| 4.6 输出量子态(?)_(B.out)与待传送量子态间保真度 |
| 4.7 保真度的Q函数表示 |
| 4.8 Q-函数表示保真度公式的应用 |
| 4.8.1 双模压缩真空态为纠缠源 |
| 4.8.2 光子增加双模压缩真空态为纠缠源 |
| 4.8.3 光子扣除双模压缩真空态为纠缠源 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 光束分离器在非经典态制备中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 条件态的产生及其归一化 |
| 5.2.1 光子扣除-增加叠加的双变量厄密多项式态(THPSAS) |
| 5.2.2 压缩真空态作为输入时输出态的归一化 |
| (1) 压缩真空态作为输入 |
| (2) 输出态的归一化 |
| (3) 制备输出态的概率 |
| 5.3 THPSAS-压缩真空态的统计特点 |
| 5.3.1 光子数分布 |
| 5.3.2 Mandel Q参数 |
| 5.3.3 压缩效应 |
| 5.4 Wigner函数 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、Quantum Teleportation of One-Photon and Two-Photon Superposition States（论文参考文献）
- [1]基于原子系综四波混频过程实现量子信息协议[D]. 娄彦博. 华东师范大学, 2021(12)
- [2]基于路径-极化超纠缠的光量子信息处理实验研究[D]. 房晓旭. 山东大学, 2021(12)
- [3]非局域测量及其应用的研究[D]. 潘维韦. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]基于纠缠并发度测量和量子网络编码的研究[D]. 张曼. 南京邮电大学, 2020(03)
- [5]自由空间测量设备无关的量子密钥分发实验研究[D]. 杨奎星. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]铌酸锂光量子芯片中宽调谐高品质纠缠光子产生[D]. 端家晨. 南京大学, 2020(12)
- [7]参量下转换量子光场光子数统计分布研究[D]. 廖彤. 北京交通大学, 2020(03)
- [8]基于双周期极化钛扩散铌酸锂波导的频率纠缠光子对的制备[D]. 武素衡. 南京大学, 2020(04)
- [9]基于冷原子系综的非经典光源制备和量子存储[D]. 董明新. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [10]光束分离器的算符理论新进展及其应用[D]. 贾芳. 中国科学技术大学, 2020(01)