通過腔輸入―輸出過程實現非局域兩比特受控非門.pdf

1、量子力學的發(fā)現和量子信息學的產生為整個科學界的發(fā)展提供了強有力的工具.其中量子糾纏在量子信息理論和量子操作中扮演了重要角色,通過使用糾纏粒子的非局域性,許多新穎的結果已經被研究獲得.近幾年來,量子態(tài)的非局域性受到了科學家們的廣泛關注,而量子操作的非局域性也具有同樣重要的作用,其中最主要的表現在分布式量子計算的實現.分布式量子計算可視為一個多體處理器,其中每一個處理器中僅包含少量數目的量子比特,用它來作為量子通訊網絡的節(jié)點.為了實現分布式

2、量子計算,我們需要在量子網絡的各個節(jié)點之間有效地傳輸量子數據及量子操作.量子通訊網絡的各個節(jié)點之間可以通過量子通信信道(即:共享量子糾纏)產生相互作用.因此實現節(jié)點間的遠程門操作,即非局域操作便成為了實現分布式量子計算的必要條件.
　　本篇論文我們首先介紹了幾種利用局域操作,經典通訊及共享糾纏實現非局域量子操作的線路圖,并分析了實現這些量子操作所需要的物理資源.然后我們以GHZ類態(tài)作為通道詳細地描述了如何概率性地實現三比特非局域受

3、控非操作,并分析了它所需要的物理資源及成功概率.利用腔輸入輸出過程理論我們又提出兩個方案實現了兩個量子比特的非局域受控非操作.方案中我們使用了兩個原子,這兩個原子分別位于兩個遠程的腔內,同時也需要一束入射光子及經典場的輔助.考慮到光子具有一些特殊的優(yōu)點,如它與周圍環(huán)境的相互作用很弱及可以利用線性光學的方法方便地實現單量子比特或多量子比特的量子邏輯門等,這些優(yōu)點使得光子成為攜帶量子信息的最佳候選人,所以光子可以作為信息媒介從而使分布在不同

4、節(jié)點之間的固態(tài)比特(如：中性原子,離子等)發(fā)生相互作用.我們提出的兩個方案利用了由Kimble等人所提出的受控相位反轉門.當選擇κT≈1和g遠遠大于Γ(g是原子-腔的耦合勁度系數,Γ是能級|ei的自發(fā)輻射率)時,自發(fā)輻射概率很小,此時門的保真度幾乎是1.如果我們考慮使用腔—波導系統來代替FP(Fabry-Perot)腔,門的保真度會達到99.998％.在單光子極化旋轉能夠被很好的實施的條件下,我們第一個方案的保真度為(0.99998)3