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摘要：本文在介绍光子轨道角动量纠缠的定义和光子轨道角动量纠缠产生的基础上，提出利用光学超晶格产生双光子轨道角动量纠缠的理论方案。在介绍了光子轨道角动量纠缠在量子信息中的应用的基础上，利用光学超晶格和 Q盘，提出一个光子轨道角动量纠缠贝尔态在量子安全直接通信中具体应用的理论方案。 54223
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毕业论文关键词： 轨道角动量，拉盖尔－高斯模，量子安全直接通信
Abstract: On the basis of introducing the definition and the preparation of orbital angular momentum entangled photons, we proposed a theoretical scheme for the preparation of orbital angular momentum entangled two-photon by using optical super-lattice in this paper. We also proposed a theoretical scheme for the application of orbital angular momentum entangled photons in quantum secure direct communication by using optical super-lattice and Q-plate on the basis of introducing some applications of orbital angular momentum entangled photons in quantum information.
Key words: orbital angular momentum; Laguerre-Gaussian mode; quantum secure direct communication
目录
1前言4
2理论基础4
21量子纠缠的概念4
22量子纠缠的应用5
23光子的轨道角动量纠缠5
3光子轨道角动量纠缠的产生与应用方案7
31利用光学超晶格产生光子轨道角动量纠缠8
32利用q盘产生光子轨道角动量贝尔纠缠态10
33光子轨道角动量在量子信息中的具体应用12
结论15
参考文献16
致谢17
1 前言 信息科学正面临着一个巨大的挑战，这也给了量子信息学发展的机遇，使得信息科学的研究内容越来越多的涉及量子力学理论。遵循量子规律的量子计算机会有比经典计算机高的惊人的信息处理速度，于是就提出了各种量子计算机的物理实现和量子算法研究等方面的问题。量子计算机的发展使得经典的密码体系受到严重威胁，对量子保密通信的研究也广泛展开。未来量子网络必将发挥重要的作用，因此，量子信息科学的飞速发展给信息科学带来了全新空气[1]。 量子信息学是引领未来信息技术的关键理论。在量子领域,人们对单光子或纠缠光子进行量子信息处理感兴趣,正在致力于真正的单光子源以及满足不同量子信息处理过程的各种量子纠缠态的制备研究。利用非线性晶体中的自发参量下转换过程制备新型光子纠缠源是一个十分重要的基础问题，技术相对成熟而且一直是研究热点，发展空间广阔。通过自发参量下转换过程产生的光子可携带轨道角动量，光子的轨道角动量[2-11]是一个可以定义在无穷维希尔伯特空间上的物理量。通过自发参量下转换过程来产生具有轨道角动量纠缠的光子对，是非常好的高维纠缠资源源'自:751`!论~文'网www.751com.cn，所以研究光子的轨道角动量对研究量子纠缠在量子信息领域的各种应用非常有帮助。 光学超晶格是一种重要的人工微结构功能材料，以其灵活的极化畴结构设计为量子光学和量子信息领域不可多得的重要材料。光子的轨道角动量纠缠理论上是可以扩展到无穷维希尔伯特空间，实际应用的维度是有限的高维空间，因其可以增大信息容量，使其在量子计算和量子通信中得到广泛应用。本论文拟在详细了解自发参量下转换的光子轨道角动量纠缠的相关原理和研究进展的基础上，提出具体的光子轨道角动量纠缠的产生方案。光子的轨道角动量纠缠在量子信息领域已经有了较广泛的应用，我们深入探究光子的轨道角动量纠缠在量子通信和量子计算等方面的具体应用。