發(fā)布時(shí)間：2024-06-11 05:06

　　量子信息興起于20世紀(jì)80、90年代,是信息學(xué)和量子物理學(xué)的交叉學(xué)科。量子信息學(xué)將信息編碼成量子態(tài),并研究如何以完全不同于經(jīng)典機(jī)制的“量子”方式處理和操縱這些信息來(lái)獲得經(jīng)典信息學(xué)不具備的絕對(duì)安全性和超快計(jì)算速度等優(yōu)勢(shì)。從量子通信到量子計(jì)算,當(dāng)需要對(duì)比不同方案的資源消耗及優(yōu)劣時(shí),我們需要一個(gè)量化的量子資源理論作為強(qiáng)有力的框架來(lái)量化一個(gè)所需的量子效應(yīng),開(kāi)發(fā)新的探測(cè)協(xié)議,并優(yōu)化其在特定量子信息過(guò)程中的優(yōu)化應(yīng)用。廣義上來(lái)說(shuō),量子資源理論就是研究信息在某些特定操作下是如何定量轉(zhuǎn)化的。迄今為止,人們對(duì)量子糾纏、量子相干性、純度、熱力學(xué)和非對(duì)稱性等量子資源進(jìn)行了深入的研究。量子相干性,量子疊加性的物理本質(zhì),是區(qū)分量子物理學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)的最基本的性質(zhì)。它使得量子信息科學(xué)及其衍生出的量子技術(shù)擁有相應(yīng)的經(jīng)典信息學(xué)和技術(shù)所無(wú)法比擬的優(yōu)越性,比如量子通訊的理論安全性;量子計(jì)算的超快速度;量子精密測(cè)量超越經(jīng)典極限的精度等。近年來(lái),量子資源理論激發(fā)了人們對(duì)局域化系統(tǒng)中長(zhǎng)期存在的非經(jīng)典性概念的深入研究,其中量子相干性資源理論的發(fā)展引起了人們極大的關(guān)注。迄今為止,相干性資源理論已經(jīng)在單物理系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)中得到了廣泛...

【文章頁(yè)數(shù)】：169 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    參考文獻(xiàn)
第二章 量子相干性的資源理論及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    2.1 量子相干性資源理論的基本結(jié)構(gòu)
        2.1.1 非相干量子態(tài)
        2.1.2 非相干量子操作
        2.1.3 量子相干性的度量
    2.2 量子相干性資源理論的操作性意義
        2.2.1 量子態(tài)在非相干操作下的轉(zhuǎn)化
        2.2.2 量子比特在非相干操作下的轉(zhuǎn)化:完全解決方案
        2.2.3 單量子比特非相干轉(zhuǎn)化的含義及應(yīng)用
    2.3 嚴(yán)格非相干操作的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)
        2.3.1 單量子比特態(tài)的實(shí)驗(yàn)室制備
        2.3.2 嚴(yán)格量子非相干操作的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)
        2.3.3 單量子比特非相干轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)采集及處理
    參考文獻(xiàn)
第三章 分布式系統(tǒng)中量子相干性的資源理論及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.1 分布式系統(tǒng)中量子相干性資源理論的基本結(jié)構(gòu)以及操作意義
        3.1.1 分布式系統(tǒng)中的自由操作和自由量子態(tài)
        3.1.2 輔助相干性蒸餾
        3.1.3 單拷貝量子態(tài)的輔助非相干轉(zhuǎn)化
    3.2 分布式系統(tǒng)中量子相干性分布以及與量子關(guān)聯(lián)的關(guān)系
        3.2.1 量子相干性與量子糾纏的關(guān)系
        3.2.2 量子相干性和非經(jīng)典量子關(guān)聯(lián)的關(guān)系
    3.3 分布式系統(tǒng)中量子相干性資源理論的相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.3.1 輔助相干性提取的實(shí)驗(yàn)
        3.3.2 輔助非相干量子態(tài)轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)
    3.4 相干性和量子失諧的循環(huán)轉(zhuǎn)化
        3.4.1 相干性和量子失諧的循環(huán)轉(zhuǎn)化:理論協(xié)議
        3.4.2 相干性和量子失諧的循環(huán)轉(zhuǎn)化:實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    參考文獻(xiàn)
第四章 量子相干性資源理論在檢測(cè)非馬爾可夫性中的應(yīng)用
    4.1 開(kāi)放量子系統(tǒng)演化理論的簡(jiǎn)要綜述
    4.2 量子相干性的度量在檢驗(yàn)非馬爾可夫性中的應(yīng)用:理論框架
        4.2.1 量子相干性標(biāo)定非馬爾可夫性:已有理論結(jié)果
        4.2.2 量子相干性標(biāo)定非馬爾可夫性:新理論結(jié)果
    4.3 基于光學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)基于相干性度量的非馬爾可夫檢測(cè)
    參考文獻(xiàn)
第五章 集體測(cè)量在減少投影測(cè)量對(duì)相干性的破壞中的應(yīng)用
    5.1 量子熱力學(xué)系統(tǒng)中能量的估計(jì):理論背景介紹
    5.2 利用可分離的集體測(cè)量來(lái)部分減少投影測(cè)量的反作用的實(shí)驗(yàn)演示
        5.2.1 可分離集體測(cè)量的實(shí)驗(yàn)協(xié)議
        5.2.2 可分離集體測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置
        5.2.3 可分離集體測(cè)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    5.3 利用最優(yōu)兩比特集體測(cè)量來(lái)最大化減少投影測(cè)量的反作用
        5.3.1 最優(yōu)兩比特集體測(cè)量的理論設(shè)計(jì)
        5.3.2 最優(yōu)兩比特集體測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置
        5.3.3 最優(yōu)兩比特集體測(cè)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    參考文獻(xiàn)
第六章 總結(jié)與展望
附錄A
    A.1 量子態(tài)非相干轉(zhuǎn)化的相關(guān)定理的證明
    A.2 嚴(yán)格量子非相干操作的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)
    參考文獻(xiàn)
附錄B
    B.1 單拷貝輔助非相干態(tài)轉(zhuǎn)化相關(guān)定理的證明
    參考文獻(xiàn)
附錄C
    C.1 量子相干性用于檢測(cè)非馬爾可夫性中相關(guān)定理的證明
    參考文獻(xiàn)
附錄D
    D.1 量子集體測(cè)量的理論細(xì)節(jié)
    D.2 量子集體測(cè)量的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)
    參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果



本文編號(hào)：3992451