量子信息處理中弱測量的應(yīng)用研究.pdf

1、在實(shí)際量子通訊和信息處理過程中，量子系統(tǒng)必然會與周邊環(huán)境產(chǎn)生相互作用。如:在腔QED系統(tǒng)中，光學(xué)腔中受控原子與光場環(huán)境形成耦合。這樣的環(huán)境使得承載量子信息的量子比特在動(dòng)力學(xué)演化中會發(fā)生量子退相干或量子耗散，從而阻礙了規(guī)?；孔有畔⑻幚淼膶?shí)現(xiàn)。本文重點(diǎn)討論光學(xué)腔中的受控原子系統(tǒng)，合理考慮結(jié)構(gòu)化光場環(huán)境對量子信息處理的影響，研究基于光學(xué)技術(shù)的弱測量對量子網(wǎng)絡(luò)通訊和量子參數(shù)測量精度的作用。本文的研究工作主要包括以下三個(gè)方面:
　　首先，

2、為了在結(jié)構(gòu)化光場環(huán)境中實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)通訊，本文提出了基于多路數(shù)據(jù)復(fù)用器的量子信息處理方案。它可以實(shí)現(xiàn)從任意輸出端獲取量子信息。此方案考慮了具有退振幅特征的光場環(huán)境，研究了一種廣義局部測量對量子網(wǎng)絡(luò)通訊的保護(hù)過程。廣義局部測量作為一種更加普適的弱測量形式，本文發(fā)現(xiàn)它有利于提高量子信息的傳輸效率和量子參量估計(jì)精度。
　　然后，本文提出了兩種基于弱測量的量子參數(shù)測量方案，即平行參數(shù)化方案和連續(xù)參數(shù)化方案。通過對兩種測量方案的定量比較，本文

3、得到:在基于弱測量的連續(xù)參數(shù)化方案中，量子Fisher信息量的理論精度不但可以達(dá)到海森堡極限，而且方案可行性也非常高。以具有退振幅特征的光場環(huán)境為例，本文給出了這兩種基于弱測量參數(shù)化方案的優(yōu)化條件。
　　最后，本文討論了弱測量對加速腔QED系統(tǒng)的影響。在非慣性系下，加速腔QED系統(tǒng)的量子動(dòng)力學(xué)演化可以利用Unruh信道描述，表現(xiàn)出Unruh效應(yīng)。當(dāng)一個(gè)靜止的腔QED系統(tǒng)與這樣的加速系統(tǒng)存在量子關(guān)聯(lián)時(shí)，本文對靜止的腔QED系統(tǒng)合理施