多粒子纠缠的制备和操纵

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1、中国科学技术大学学位学位论文相关声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名：盗建厕年6月占日中国科学技术大学博士学位论文摘

2、要量子纠缠态的制备和操纵是量子信息中重要的研究内容，纠缠态是量子通信和量子计算中的重要资源，比如量子隐形传态，one．way量子计算等j可以说实现量子信息的过程就是对量子态进行操纵的过程，而且它在检测量子力学基本理论方面也有着重要的意义。本论文的主要内容就是关于多粒子纠缠态的制备，以及利用多粒子纠缠态对量子力学基本理论进行检验。在本文中我们提出了制备多粒子纠缠态的理论方案，介绍了我们在实验上实现的六光子纠缠态的制备，而且还通过实验上制备四光子混态首次对混态；隋况下利用无不等式的Bell定理对量子力学的非定域性进行了实验检验。本论文的主要内容和结构如下：第一章为绪论，对

3、量子信息学的主要内容进行了简单介绍，阐述了量子纠缠的定义，判定以及纠缠度量的问题。第二章首先介绍量子光学中的一些基本技术手段，包括自发参量下转换，以及光学实验中常用到的一些光学器件，然后提出利用光学方法制备五光子图态的理论方案，最后详细介绍我们在实验上实现的六光子纠缠态制备。第三章介绍了腔量子电动力学系统中常见的原子和腔场的共振和非共振相互作用，并进一步提出利用原子和腔场非共振相互作用制备五原子纠缠图态的理论方案。第四章首先介绍了用来检验量子力学和定域实在论矛盾冲突的Bell不等式，CHSH不等式以及无不等式的Bell定理——GHZ定理，然后介绍我们通过制备四光子混态

4、利用无不等式的Bell定理来验证量子力学非定域性的理论方案和实验结果。第五章是对研究工作的总结和进一步的展望。中国科学技术大学博士学位论文AbstractPreparationandmanipulationofquantumentangledstatesliesattheheartofthequantuminformation．First，entangledstatesareimportantresourcesforquantumcommunicationandquantumcomputationsuchasquantumteleportation，quantumon

5、色‘waycomputationandSOon．TheprocessofperformingquantuminformationtasksevenCanberegardedastheprocessofmanipulationofentangledstates．Second，theyplayacrucialroleintestingthefoundmentalprinciplesofquantummechanics．Thisthesisismainlyaboutpreparationofthemultiparticleentangledstatesandtestofth

6、econflictbetweenquantummechanicsandlocalrealism．Inthisthesisweproposeschemesforgenerationofmultiparticleentangledstatesandreporttheexperimentalrealizationofsix‘photonentangledstatesandtheexperimentaltestofthenonlocalityofquantummechanicsbasedonthefour-photonmixedstate．ThethesisiSstructu

7、redasfollows：．ChapterNo．1istheexordium．Wesimplyintroducethemaincontentofquantuminformationtheoryandelaboratenotion，separabilityandmeasureofentanglementInchapterNo．2，wefirstlyintroducesomebasictechniqueofquantumoptics，incl．udingspontaneousparametricdownconversionandsomeopticalel