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摘要：超纠缠态可以有效的扩展量子比特数目，是实用化量子信息处理技术的关键资源。本文介绍了制备纠缠双光子源的自发参量下转换理论，以及准相位匹配技术。我们提出了基于多重准相位匹配原理，利用周期性极化畴调制结构的一维掺杂 MgO 的铌酸锂晶体制备在路径自由度和偏振自由度上同时纠缠的超纠缠双光子源的理论方案。 54218
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毕业论文关键词：超纠缠、光学超晶格、自发参量下转换、准相位匹配
Abstract: Hyper-entangled states can effectively expand the number of qubits which are the key resource of practical quantum information technology. In this paper, the theory of spontaneous parametric conversion for preparing entangled two-photon source is introduced. Quasi-phase matching technology of spontaneous parametric conversion is also presented. Based multiple quasi-phase matching, we put forward a feasible scheme for integrated preparation of hyper-entangled two-photon source which both path entangled and polarization entangled simultaneously in the one-dimensional 5mol% MgO-doped optical super-lattice.
Key words: hyper-entanglement; optical super-lattice; spontaneous parametric down conversion; quasi-phase-matching.
目录
1前言..4
2基础知识.4
2.1纠缠态的定义.4
2.2纠缠光子对4
2.3纠缠态的制备.5
2.3.1自发参量下转换的量子理论..5
2.3.2准相位匹配.7
2.3.3光学超晶格.8
3超纠缠态的制备和应用.9
3.1超纠缠态的制备..9
3.2超纠缠态的应用.10
4基于光学超晶格制备双光子超纠缠源12
4.1研究背景.12
4.2双光子路径-偏振超纠缠源的制备.13
总结18
参考文献..19
致谢20
1 前言 近年来，随着量子纠缠的不断应用，超纠缠态也被广泛应用。所谓超纠缠态是指同时在多个自由度下纠缠的粒子态，其已被应用于纠缠蒸馏、纠缠纯化、Bell 态分析、纠缠交换和量子隐形传送等许多量子信息过程中。笔者相信在不久的未来，超纠缠态会有更广泛的用途，将给我们的生活带来更多的便利。 近期有许多研究小组报道了超纠缠双光子源的制备及应用方面的研究成果。双光子同时有不止一个自由度上存在纠缠的超纠缠双光子源能存储更多的信息容量，可以被用于量子计算中构建数据块。未来实用化的量子信息需要规模化、高度集成化、可升级，各种多量子比特纠缠源的制备尤为重要。目前硅基芯片的主要缺点是依赖外部纠缠源，而使用光学超晶格材料通过自发参量下转换可以高效产生各种纠缠源，实现有源量子芯片的集成。本论文基于多重准相位匹配技术，在光学超晶格制备双光子超纠缠源。源'自:751`!论~文'网www.751com.cn
2 基础知识 所谓量子纠缠，是指不同量子系统之间的一种非局域非经典关联,它有力证明了量子力学作为描述客观世界基本框架的正确性。如今，量子纠缠已被越来越广泛的应用到我们的生活中，下面我们将介绍关于量子纠缠的基本知识[1-7]。
2.1 纠缠态的定义 在量子力学中，符号 可以用来表示一个物理系统所处的状态，当一个两粒子 A，B构成的复合系统处于纯态 ，如果这个纯态不能写成两个子系统纯态的直积态 ，这个态就是一个纠缠态，则A，B 这两个子系统是互相纠缠的。 对于两个子系统混态的特殊情况，如果这个复合系统的混合态是纠缠态，当且仅当它不能表示成以下的混态可分离态形式 （2.1） 否则 A，B 系统不存在纠缠 。