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1、word量子纠缠态的制备摘 要：量子纠缠是量子信息中最重要、也最为神奇的一个课题.量子纠缠是一种有用的信息“资源，在量子隐形传态、量子密集编码、量子密钥分配以与在量子计算的加速、量子纠错、防错等方面都起着关键作用.在量子信息中，信息的处理离不开量子态与其演化.而量子纠缠态毫无疑问是各种量子态中最为重要的一种.它可用于检验量子力学的根本原理，而且也是实现量子通信的重要信道.所以，纠缠态的制备和操作就显得尤为重要，文章简要介绍量子纠缠态的定义、量子纠缠态的度量与分类、量子纠缠态的制备，并介绍纠缠态的一些应用.关键字：量子纠缠;腔QED;离子阱;生成纠缠；蒸馏纠缠 Quantum Pestering
2、 Condition PreparationAbstract: The quantum entanglement is one of the most important subject, and also the supernatural part of quantum information science. As an important quantum resource, the entangled states are playing the key role in many sorts of quantum information process, for example, qua
3、ntum teleportation, quantum dense coding, and quantum key dist- ribution as well as quantum putation acceleration, the quantum correct-error, guard-error and so on. In quantum information science, information processing cannot leave the quantum state and its the ev- olution. But quantum entanglement
4、 condition is without a doubt in each kind of quantum state the most important one kind. It may use in examining the quantum mechanics the basic principle, moreover also realizes the quantum correspondence important channel. Therefore, the pestering condition preparation and the operation appears es
5、pecially importantly, article brief introduction quantum entanglement condition definition, quantum entanglement condition measure and classified, quantum entanglement condition preparation, and introduction entanglement condition some applications.Key word: Quantum entanglement; Cavity QED; Ion tra
6、p；Formation of entanglement；Disillation of entanglement 毕 业 论 文题 目： 量子纠缠态的制备 系 别: 物理与电子工程系 学科专业: 物 理 学 姓 名: 许 军 霞 指导教师: 苏 晓 琴 运 城 学 院2006 年 06 月学 士 学 位 论 文系 别：物理与电子工程系学科专业： 物 理 学 姓 名： 许 军 霞 运 城 学 院2006 年 06 月目录1引言.12量子纠缠.12.1量子纠缠态的定义.22.2量子纠缠态的度量和分类.33纠缠态的制备.53.1在自发参量体系下制备纠缠态.63.1.1制备双光子纠缠态.63.1.2制备
7、三光子纠缠态.73.2在QED中制备纠缠态.93.2.1双原子纠缠态的制备.93.2.2三原子纠缠态的制备.103.3离子阱中制备纠缠态.104纠缠态的应用.115完毕.13致谢.14参考文献.141 引 言. 纠缠态做为一种重要的“量子资源学中，量子纠缠在量子信息学的两大领域-量子通信和量子计算中都有着广泛的应用.要实现量子计算首先就要实现两比特逻辑门，通常是受控非门(OT)，这种逻辑门事实上就是将两个量子比特纠缠起来的过程.除此之外，量子纠错码方案通常也要使用量子纠缠态.在量子通信中，使得纠缠态具有重要意义的主要是量子隐形传态技术.甚至有人认为在某种意义上可以将量子通信等价于异地纠缠态的建
8、立，操纵和测量.另一方面，为了检验局域隐变量理论，人们对制备和操纵纠缠态产生了浓厚的兴趣.两个两态粒子能够实现 Einstein,Podolsky和Rosen (EPR)对，并且通过违背Bell不等式，从而否认了局域隐变量原理.近年来，Geenberger等人制备了三或更多粒子纠缠态，即GHZ态，这种纠缠态给出了一种新的局域隐变量原理与量子理论矛盾，它不需要违背Bell不等式，就可以对局域隐变量进展检验.正因为它有这种特性，最近，Cirac等人，Haroche,Gerry以与zheng 等人分别通过腔QED制备了GHZ.同年，我国科技大学潘建伟教授首次制备了5光子纠缠态，标志着我国对粒子纠缠领
9、域已经超过了美国，英国，奥地利等兴旺国家，达到了国际领先水平.本文将介绍量子纠缠态的定义、量子纠缠态的度量与分类、量子纠缠态的制备，并介绍纠缠态的一些应用与开展概况. 2 量子纠缠近些年来，随着量子信息这一新兴领域的蓬勃开展，量子纠缠逐渐成为人们的热门话题.但是它并不是什么新鲜事物.“纠缠一词的出现可追朔到量子力学诞生之初.从量子力学诞生之日起，围绕量子力学中对其根本原理的诠释和对其根本概念的理解的争论就从未连续过.争论发生在以爱因斯坦为代表的经典物理学家和以玻尔为代表的哥本哈根学派之间，争论的核心实质上是涉与“纠缠态以其展现出的非局域关联.最近20年来，由于实验技术的巨大进展，这些争论已不再
10、停留在思辩阶段，而是可以依靠实验来验证，并由此引发了量子信息学的理论与实验的蓬勃开展.那么，怎样的量子态才算纠缠态呢？中国科学院院士郭光灿打了一个形象的比喻: “就像一个母亲和她的女儿，分别居住在中国和美国.在美国的女儿怀孕了，当她生孩子的一瞬间，哪怕远隔千山万水，不用 通知，远在中国的母亲就顺理成章地变成了外婆. 即两个粒子无论分开多远，对其中一个粒子操纵或者作用，必将影响另一个粒子的态. 所谓纠缠态，是指复合系统的一种特殊的量子态，它在任何表象中，都无法写成两个子系量子态的直积形式.为了方便理解，考虑到由A和B两个子系统组成的二体系统A和B均为纯态.设A的本征态矢为，B的本征态矢为，假如A
11、+B这个复合系统的本征态矢不能表示成与的直积形式时，如此称纯态为一纠缠态.即:. (1)当考虑到混态情况时，可用密度矩阵来表示，即： (2)如果： , (3)就是纯态情况下的一个纠缠态. 下面我们以自旋分别为的两粒子体系的最大纠缠态Bell基为例，来说明纠缠态的含义. 对于两个两粒子的量子系统，存在如下四个量子态，即Bell算符的本征态： 4a (4b)假设我们有两个只有两个量子态的原子1和2，它们可以处在4b式其中之一的叠加态，,其中 表示原子1处于态,原子2处于态.表示原子1处于态,原子2处于.当这两个原子处于叠加态 时，我们说这两个原子处于纠缠态，因为这是我们只知道一个原子处于态，一个原
12、子处于态，然而，并不知道哪个原子处于态，哪个原子处于态.原子1有可能处于态 ，也可能处于态,同时原子2也有可能处于态,也有可能处于态.因此，这两个原子是纠缠在一起的.因为纠缠态的每一分量均由两个粒子的单态 和构成，所以处于纠缠态的两个粒子有一个奇妙的特性：一旦测量确定了其中第一个粒子的状态，纠缠态对应的波函数便塌缩到它所相应的分量，从而瞬间决定了另一个粒子状态的两原子系统，假如对原子1进展测量，结果发现它处于 态，如此马上知道原子2处于“遥远距离的地点间的幽灵般的相互作用当两地分享了一定量的纠缠态的时候,纠缠的所有者们可以通过对纠缠态做局域操作并辅以经典通信的手段来行使量子通信、量子计算的功能,如量子隐形传态、量子密钥分配等等,这都是要以消耗两地共享的纠缠态为代价的.所以,在量子信息中,纠缠经常被看作是一个非局域的源.于是,如何对纠缠定量化就被提升到一个很重要的地位.当今,人们已广泛使用四个Bell态作为定量化两子系系统纠缠的标准,每个Bell态的纠缠度定义为1,也称为一个ebit(纠缠比特).所谓纠缠度,就是指所研究的纠缠态携带纠缠的量的多少. 纠缠度的提出为不同的纠缠态之间建立了可比关系.,它的纠缠度等于任一子系统约化密度矩阵的Von Neumann
