基于多组份GHZ纠缠态光场的量子隐形传态网络分析.pdfVIP

目录

摘要I

ABSTRACTII

第一章绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2国内外研究现状2

1.3主要的研究内容4

1.4章节安排5

第二章非经典光场的基础理论7

2.1引言7

2.2光场的量子化7

2.2.1产生与湮灭算符8

2.2.2正交分量算符8

2.2.3海森堡不确定性关系9

2.3光场的介绍9

2.3.1相干态光场9

2.3.2压缩态光场10

2.3.3纠缠态光场12

2.4非经典光场的制备14

2.4.1PPKTP晶体相位匹配关系14

2.4.2利用NOPA产生EPR纠缠态光场16

2.4.3使用NOPA生成压缩态光场20

2.5光场的测量系统21

2.5.1分束器21

2.5.2平衡零拍探测器探测系统23

2.5.3Bell态探测系统24

2.6本章小结25

第三章基于四组份GHZ纠缠态光场的量子隐形传态网络27

3.1引言27

连续变量量子隐形传态基本原理28

3.3构建四组份GHZ纠缠态光场的量子隐形传态网络29

3.3.1四组份GHZ纠缠态光场29

3.3.2网络构建与分析31

3.4本章小结36

第四章基于六组份GHZ纠缠态光场多功能受控量子隐形传态网络37

4.1引言37

4.2压缩态光场的增强38

4.3基于相干反馈的六组份GHZ纠缠态光场41

4.4多功能受控量子隐形传态网络的构建与分析44

4.5本章小结52

第五章总结与展望53

参考文献55

在学期间取得的科研成果63

致谢65

摘要

量子隐形传态是一种重要的量子通信方式，它依赖局部操作与经典通信手段，

并在共享的量子纠缠态的辅助下，实现未知量子态在不同位置间的安全传输，它在

量子信息领域有着广泛的应用。随着量子信息研究的发展，构建涉及多个用户的量

子隐形传态网络变得至关重要，以满足量子互联网的需求。

对于多用户的量子隐形传态网络，我们首先提出了一种基于连续变量四组份

Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)纠缠态光场的量子隐形传态网络方案，构建了包

含单个或两个子网的通信系统，根据需要选择指定用户合作，不同的合作方式下实

施不同的量子隐形传态网络，实现了网络构建的灵活性。基于四组份的纠缠态光场

实现了信息在多用户之间的灵活传递。但两个子网的通信系统因涉及用户较少，只

能进行点对点通信。为了构建更为复杂的量子隐形传态网络，使子网也具备量子网

络的通信功能，本文进一步提出了一个涉及六个用户的多功能可控量子隐形传态网

络方案。利用具备相干反馈控制功能的非简并光学参量放大器，我们成功生成了六

组份的GHZ纠缠态光场，构建了一个包括单个子网、两个子网和三个子网的多功能

受控量子隐形传态网络，深入分析了量子隐形传态保真度与控制分束器透射率之间

的关系。这一方案允许用户选择性地将其信息传输给不同子网络中的其他用户，并

且通过简单调控相干反馈控制系统，可以灵活的实现不同功能的量子隐形传态网络，

而无需改变实验和硬件条件。

我们的研究不仅丰富了量子隐形传态的理论体系，还为构建未来量子互联网提

供了重要的技术支撑。实现了高度灵活和可扩展的量子隐形传态网络，有望为复杂

量子通信和量子计算协议的演示提供一个通用平台。

关键词：量子隐形传态；GHZ纠缠态光场；多功能性；灵活性；可控变换

ABSTRACT

Quantumteleportationisafundamentalquantumprotocolfortr