Tên luận án:
RỐI LAI, RỐI TĂNG CƯỜNG VÀ ÁP DỤNG CHO VIỄN CHUYỂN, VIỄN TẠO TRẠNG THÁI LƯỢNG TỬ VÀ VIỄN TÁC TOÁN TỬ CÓ KIỂM SOÁT
Ngành:
Vật lý lý thuyết và Vật lý toán
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung vào rối lượng tử, một đặc thù quan trọng của lý thuyết lượng tử và là tài nguyên thiết yếu trong xử lý thông tin lượng tử và tính toán lượng tử. Nhận thấy rằng rối thông thường không đủ cho nhiều ứng dụng thực tế, nghiên cứu đi sâu vào rối lai (hybrid entanglement) và rối tăng cường (hyperentanglement), vốn có khả năng tăng dung lượng kênh lượng tử và cải thiện các giao thức quan trọng. Đề tài giải quyết nhu cầu kết nối các máy tính lượng tử trong mạng dị thường không đồng nhất bằng cách kết hợp cách tiếp cận biến gián đoạn (DV) và biến liên tục (CV).
Các đóng góp chính của luận án bao gồm:
- Đề xuất các sơ đồ thực nghiệm để tạo trạng thái rối lai hai mode giữa trạng thái kết hợp phân cực và trạng thái phân cực của photon đơn, đạt xác suất thành công và độ tin cậy cao trong điều kiện lý tưởng và thực tế.
- Phát triển thành công trạng thái rối lai bốn mode giữa trạng thái kết hợp và trạng thái qubit đơn tuyến, sau đó sử dụng nó làm kênh lượng tử cho viễn chuyển lượng tử có kiểm soát dưới ảnh hưởng của môi trường.
- Thiết kế sơ đồ quang học để tạo trạng thái rối tăng cường giữa năm photon với mười qubit, sử dụng kênh này cho quá trình viễn tạo hai chiều trạng thái tăng cường có kiểm soát với xác suất thành công gần như xác định.
- Đề xuất ba giao thức cho viễn tác toán tử có kiểm soát trên photon trong bậc tự do không gian (S-DOF), bậc tự do phân cực (P-DOF) và đồng thời trên cả hai bậc tự do này.
Nghiên cứu này góp phần nâng cao hiểu biết lý thuyết và triển khai thực tế các loại rối lượng tử phức tạp, mở đường cho các ứng dụng hiệu quả hơn trong truyền thông và tính toán lượng tử.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- Lý do chọn đề tài
- Nội dung nghiên cứu
- Bố cục của luận án
- CHƯƠNG 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
- 1.1 Các thiết bị quang học cần thiết trong xử lý thông tin lượng tử
- 1.1.1. Bộ tách chùm
- 1.1.2. Bộ dịch pha
- 1.1.3. Toán tử dịch chuyển
- 1.1.4. Các thiết bị quang học khác
- 1.2. Tương tác giữa các photon thông qua phi tuyến Kerr chéo
- 1.3. Phép đo Homodyne trong quang lượng tử
- 1.4. Phép đo pha thích ứng trong quang lượng tử
- 1.5. Máy đo photon
- CHƯƠNG 2. RỐI LẠI VÀ ÁP DỤNG TRONG VIỄN CHUYỂN LƯỢNG TỬ CÓ KIỂM SOÁT
- 2.1. Tạo rối lai giữa trạng thái kết hợp phân cực và trạng thái phân cực
- 2.1.1. Ảnh hưởng của nhiễu đối với các trạng thái đầu vào
- 2.1.2. Trạng thái đầu vào thực tế
- 2.1.3. Sự không hoàn hảo của bộ tách chùm cân bằng
- 2.1.4. Sự không hoàn hảo của máy đo photon
- 2.2. Tạo rối lai bốn mode giữa trạng thái kết hợp và trạng thái qubit đơn tuyến
- 2.3. Viễn chuyển lượng tử có kiểm soát từ trạng thái biến gián đoạn sang trạng thái biến liên tực thông qua trạng thái rối lai dưới ảnh hưởng của môi trường
- CHƯƠNG 3. RỐI TĂNG CƯỜNG VÀ ÁP DỤNG TRONG VIỄN TẠO HAI CHIỀU TRẠNG THÁI LƯỢNG TỬ VÀ VIỄN TÁC TOÁN TỬ CÓ KIỂM SOÁT
- 3.1. Viễn tạo hai chiều có kiểm soát các trạng thái tăng cường sử dụng trạng thái rối tăng cường
- 3.1.1. Tạo kênh lượng tử
- 3.1.2. Viễn tạo hai chiều trạng thái tăng cường có kiểm soát
- 3.2. Viễn tác toán tử có kiểm soát
- 3.2.1. Viễn tác toán tử có kiểm soát trên photon ở bậc tự do không gian
- 3.2.2. Viễn tác toán tử có kiểm soát trên photon ở bậc tự do phân cực
- 3.2.3. Viễn tác toán tử có kiểm soát trên photon ở cả hai bậc tự do không gian và phân cực
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- DANH MỤC CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN
- TÀI LIỆU THAM KHẢO