基于不完美辅助光子源的量子放大研究

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2、文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。，尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外论文中不包含其他人己经发表或撰写过。的研巧成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一本人学位论文及涉及加关资将若有不实，應意承巧切相关的法律责任。研究生签名：该技日期：ｗｉｉ年Ｊ矜評南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可臥保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文可档；允许论文被查阅和借阅；巧＾＞将学位论文的全部或部分内容编入有

3、关数据库进行检索：＾文采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质一论文的内容相致。论文的公布（包巧刊登）授权南京邮电大学研巧生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研巧生签名：叛导师签名：’曰期：斗山ｌＡ！的沪ResearchofquantumamplificationbasedonimperfectauxiliaryphotonsourceThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringBy

4、OuyangYangSupervisor:Prof.ShengYuboMarch2016摘要量子力学是物理学三大基本理论之一。量子物理理论的核心就是量子力学，它不但使人们进一步地深入了解了微观粒子世界，还为现代社会提供了很多具有突破性的创新技术。量子信息是量子力学和经典信息科学交叉融合而成的一个新的领域，相关研究工作包括量子计算机、量子通信等多个方面。由于它具有重大的科学意义和开阔的发展前景，逐渐成为目前信息研究中的一个重要领域。在量子信息研究中，单光子由于其传播速度快等特性成为主要信息载体，具有不可替代的作用。在长距离量子通信中，量子纠缠则扮演着重要的角色，是至关重要的资源。然而，量子系统会

5、不可避免地受到环境噪声的影响，单光子和纠缠对于环境的影响又是很敏感的，从而导致了传输过程中的光子丢失以及量子退相干等问题。这将会极大地限制长距离量子通信等众多量子信息技术的实际应用。为了克服这个困难，量子放大的概念被提出，成为保护单光子及纠缠的一种有效的方式。本文中，我们先研究了几个之前学者提出的的量子放大模型，并拓展到保护单光子多模式W态。之后，我们提出了几个更适合实际应用的量子放大方案。这方面的第一个工作是基于不完美辅助单光子源的量子放大研究。我们先提出了在实际情况下用不完美的单光子作为辅助的单光子放大方案，然后再进一步拓展到保护单光子纠缠态以及单光子W态。我们的第二个工作是基于不完美的辅

6、助纠缠源的单光子放大研究。这个方案中的单光子同时在极化和空间两个自由度上编码了信息，相比于上一个方案，我们不仅能够提高单光子的保真度，而且能保护在极化上编码的信息。不完美的辅助源使用的是实际的SPDC源，该方案证明使用纠缠作为辅助比使用单光子作为辅助更有效。我们的第三个工作是使用不完美的纠缠源作为辅助来放大在极化和空间上都编码的单光子纠缠态。通过进行数值仿真以及对结果的讨论分析，这三个方案可以更好地适用于实际的量子通信和量子信息处理技术上。关键词:量子信息，单光子，量子纠缠，光子丢失，量子放大IAbstractQuantummechanicsisoneofthethreebasictheori

7、esofphysicsanditbringsmanyadvancedtechnologiesforhumansociety.Quantuminformationisanewemerginginterdisciplinaryofquantummechanicsandinformationscience,involvingquantumcomputerandquantumcommunicationan