纠缠态及其在量子信息中的应用课件.ppt

纠缠态及其光子晶体在量子信息中的应用 报告人：王静 时间：2010.10.12 目录 量子纠缠 纠缠态在量子信息中的应用 如何在光子晶体中实现量子纠缠 下一步的工作 量子纠缠 叠加态及其性质 纠缠态及其非定域性 叠加态及其性质 叠加态及其性质 纠缠态及其非定域性 纠缠态及其非定域性 纠缠态及其非定域性 纠缠态及其非定域性 纠缠态及其非定域性 纠缠态在量子信息中的应用 纠缠态在量子信息中的应用 纠缠态在量子信息中的应用 纠缠态在量子信息中的应用 纠缠态在量子信息中的应用 纠缠态在量子信息中的应用 纠缠态在量子信息中的应用 如何在光子晶体中产生量子纠缠 如何在光子晶体中产生量子纠缠 如何在光子晶体中产生量子纠缠 如何在光子晶体中产生量子纠缠 如何在光子晶体中产生量子纠缠 如何在光子晶体中产生量子纠缠 如何在光子晶体中产生量子纠缠 下一步的工作 谢谢！ * * 叠加态：本征态的线性叠加 z x 性质： （1）测量结果的不确定性 （2）波函数的塌缩 z x z x 无论测量多么仔细，量子测量的结果使得体系的状态发生改变。只有在体系处在被测量量的本征态时，波函数才不会改变。 ? 测量结果为+x 单体体系： 叠加态 或　　　 A B 或　　　　　　　 多体体系的叠加态就是纠缠态（不可分离态） 纠缠态具有非定域关联特性，也即量子关联： A B 对A和B的测量结果之间有必然的关联 制备：原子的两个能级、光子偏振、电子自旋 离子阱、QED、光子晶体。 [Phys. Rev. B 79, 113106 (2009)] 例：自旋为１／２的两粒子体系（双电子耦合体系） Bell态 “Schrodinger cat”态 |u=|e? |死猫+|g? |活猫 在过去30年里，每个芯片的晶体管数目随着时间之说增长，按照Moore定理，十多年后计算机存储单元将会是单个原子。 量子信息导论 经典比特 量子比特 0 1 量子比特：可操控的二能级系统 |a|2 |b|2 量子计算机的优点 2.存储能力强 一个n比特的存储器。如果它是经典存储器，那么它一次只能存储2n个可能的数当中的一个；如果它是量子存储器，它就可以同时表示这2n个数，而且随着n的增加，其存储信息的能力呈指数增加。 1.计算能力强 （量子并行） 基于量子态叠加原理，量子计算的操作能够对处于叠加态的所有分量同时进行。 U=Uf Quantum Operation Uf(000) Uf(001) Uf(010) Uf(011) Uf(100) Uf(101) Uf(110) Uf(111) 000 001 010 011 100 101 110 111 量子并行计算 000 001 010 011 100 101 110 111 f f(000) f f(001) f(010) f(011) f(100) f(101) f(110) f f(110) f f f f f 经典计算 在量子机和经典机中n bits的都可以表示 0, 1, 2, …N-1, N=2n中的数。 但在某一时刻,经典计算机只能表示其中的一个，而量子计算机可以同时表示所有的数的线性叠加。 比特数 与等效内存 10 1K; 23 1 M; 30 128 M; 33 1 G; 50 131072 G; 500 2 467 G; 1000 2 967 G; 5000 24967 G。 量子计算机具有巨大的信息携载量 纠缠态在量子信息中的应用 纠缠态在量子信息中可以存储和传递信息 Quantum teleportation 量子不可克隆原理 根据态叠加原理，量子系统的任一未知量子态不可能在不遭受破坏的前提下被克隆到另一量子体系。 纠缠态在量子信息中的应用 纠缠态在量子信息中的应用 Bob对粒子（A,2） 进行Bell基联合测量 (A,2)的可能量子态 粒子1的状态 幺正变换 Bob把她的测量结果（或相应的幺正变换）以经典方式（电话，传真，e-mail等）通知Allice，Allice就可运用合适的手段实现相应的幺正变换，从而得到待传递态的一个真实副本。 纠缠态在量子信息中的应用 随着光子晶体构造技术的进步，人们已能将原子（分子）、量子点镶进光子晶体中，这为实现量子点间或原子间的量子纠缠提供了一种全新的方案。 理论计算发现，在光子晶体中可以使纠缠保持更长的时间，并能很好的操控量子纠缠。 1、可以在光子晶体中实现量子纠缠 [Phys. Rev. B 79, 113106 (2009)] Phys. Rev. Lett. 93, 040504, (2004),