臧雪萍;杨明（Yang，Ming）;吴伟峰;范洪毅 通过基于光学系统的融合机制产生多模纠缠相干W态和GHZ态。 （英语） Zbl 1373.81094号 量子信息处理。 16，第5号，第135号论文，12页（2017年）. 摘要：在QED系统中，融合技术被证明是从两个小纠缠相干W或GHZ态生成大规模纠缠相干W态或GHZ状态的一种好方法。研究如何通过光学系统融合小尺度纠缠相干W或GHZ态具有重要意义。本文提出了一种利用聚变技术在光学系统中产生较大纠缠相干W或GHZ态的方案。关键的融合机制是通过光子探测器和双臂浸没在克尔介质中的Mach-Zehnder干涉仪来实现的，通过这两个干涉仪，可以将n模纠缠相干W态和m模纠缠相干W态概率地融合为（n+m-2）模纠缠相干W-态。这种融合方案也适用于纠缠相干GHZ态，但成功的概率为单位。可行性分析表明，我们的融合方案可以用现有的实验技术实现。大尺度纠缠相干W态和GHZ态可能在量子通信中找到新的应用。 MSC公司： 81页40页 量子相干、纠缠、量子关联 81V80型 量子光学 78A60型 激光器、脉泽、光学双稳态、非线性光学 关键词：状态融合;W状态;GHZ州;相干态;克尔介质 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{X.-P.Zang}等人，《量子信息处理》。16，第5号，第135号文件，第12页（2017年；兹bl 1373.81094） 全文： 内政部 参考文献： [1] Gisin，N.、Ribordy，G.、Tittel，W.、Zbinden，H.：量子密码学。修订版Mod。物理学。74, 145 (2002) ·Zbl 1371.81006号 ·doi:10.103/修订版物理版74.145 [2] Raussendorf，R.，Browne，D.E.，Briegel，H.J.：基于测量的团簇态量子计算。物理学。修订版A 68，022312（2003）·doi:10.1103/PhysRevA.68.022312 [3] Özdemir，S.K.，Shimamura，J.，Imoto，N.：在量子力学环境中玩游戏的必要和充分条件。新J.Phys。9(2), 43 (2007) ·doi:10.1088/1367-2630/9/2/043 [4] Shimamura，J.，Özdemir，ö。K.，Morikoshi，F.，Imoto，N.：无法在量子版本中再现原始经典游戏的纠缠态。物理学。莱特。A 328（1），20-25（2004）·兹比尔1134.81320 ·doi:10.1016/j.physleta.2004.06.006 [5] Shimamura，J.，Özdemir，ö。K.，Morikoshi，F.，Imoto，N.：博弈论中参与者之间的量子和经典关联。《国际量子信息》2（01），79-89（2004）·Zbl 1065.81031号 ·doi:10.1142/S0219749904000092 [6] Ekert，A.K.：基于贝尔定理的量子密码术。物理学。修订稿。67, 661 (1991) ·Zbl 0990.94509号 ·doi:10.1103/PhysRevLett.67.661 [7] Bennett，C.H.，Brassard，G.，Mermin，N.D.：没有贝尔定理的量子密码术。物理学。修订稿。68, 557 (1992) ·Zbl 0969.94500号 ·doi:10.1103/PhysRevLett.68.557 [8] Bennett，C.H.，Brassard，G.，Crépeau，C.，Jozsa，R.，Peres，A.，Wootters，W.K.：通过双经典和Einstein-Poolsky-Rosen信道传送未知量子态。物理学。修订稿。70, 1895 (1993) ·Zbl 1051.81505号 ·doi:10.1103/PhysRevLett.70.1895 [9] Bouwmeester，D.，Pan，J.W.，Mattle，K.，Eibl，M.，Weinfurter，H.，Zeilinger，A.：实验量子隐形传态。《自然》390、575（1997）·Zbl 1369.81006号 ·doi:10.1038/37539 [10] 奥兹德米尔，⑩。K.，Bartkiewicz，K.，Liu，Y.X.，Miranowicz，A.：通过耗散通道传输量子位态：超越无克隆极限的条件。物理学。修订版A 76（4），042325（2007）·doi:10.1103/PhysRevA.76.042325 [11] Dég，C.B.，Niedenzu，W.，Müstecaplŏglu，O.E.，Kurizki，g.：作为热机和非热机燃料的微激光器中的多原子量子相干。熵18，244（2016）·doi:10.3390/e18070244 [12] Greenberger，D.M.等人：收录于：Kafatos，M.（编辑）Bell定理、量子理论和宇宙概念，第69页。多德雷赫特·克鲁沃（1989） [13] 杜尔，W。：多体纠缠，对粒子的处置具有鲁棒性。物理学。修订版A 63，020303（R）（2001）·doi:10.1103/PhysRevA.63.020303 [14] Briegel，H.J.，Raussendorf，R.：相互作用粒子阵列中的持久纠缠。物理学。修订稿。86, 910 (2001) ·doi:10.1103/PhysRevLett.86.910 [15] Dicke，R.H.：自发辐射过程中的相干。物理学。修订版93（1），99（1954）·Zbl 0055.21702号 ·doi:10.1103/PhysRev.93.99 [16] Zhao，Z.，Chen，Y.A.，Zhang，A.N.，Yang，T.，Briegel，H.J.，Pan，J.W.：五光子纠缠和开放目的地隐形传态的实验演示。《自然》430，54（2004）·doi:10.1038/nature02643 [17] Kempe，J.：多粒子纠缠及其在密码学中的应用。物理学。A版60、910（1999）·doi:10.1103/PhysRevA.60.910 [18] D’Hondt，E.，Panangaden，P.：W和GHZ状态的计算能力。量子信息计算。6, 173 (2006) ·Zbl 1152.81703号 [19] Kiesel，N.、Schmid，C.、Tóth，G.、Solano，E.、Weinfurter，H.：高保真度四光子纠缠Dicke态的实验观察。物理学。修订稿。98(6), 063604 (2007) ·doi:10.1103/PhysRevLett.98.063604 [20] Wieczorek，W.，Krischek，R.，Kiesel，N.，Michelberger，P.，Tóth，G.，Weinfurter，H.：六光子对称Dicke态的实验纠缠。物理学。修订稿。103(2), 020504 (2009) ·Zbl 1234.92056号 ·doi:10.1103/PhysRevLett.103.020504 [21] Tashima，T.，Tame，M.S.，悺zdemir，⁄。K.，Nori，F.，Koashi，M.，Weinfurter，H.：使用非局部操作的光子多体纠缠转换。物理学。版次A 94（5），052309（2016）·doi:10.103/物理版A.94.052309 [22] Cui，W.X.，Hu，S.，Wang，H.F.，Zhu，A.D.，Zhang，S.：通过零差测量将四光子GHZ态确定性转换为W态。选择。快递24（14），15319-15327（2016）·doi:10.1364/OE.24.015319 [23] Tashima，T.、Wakatsuki，T.，悺zdemir，⁄。K.，Yamamoto，T.，Koashi，M.，Imoto，N.：两个爱因斯坦-波德斯基-洛森光子对到三光子W态的局部变换。物理学。修订稿。102(13), 130502 (2009) ·Zbl 1191.81040号 ·doi:10.1103/PhysRevLett.102.130502 [24] Kobayashi，T.，Ikuta，R.，Özdemir，Ş。K.、Tame，M.、Yamamoto，T.、Koashi，M.和Imoto，N.：用于转换多体纠缠Dicke态的通用门。新J.Phys。16(2), 023005 (2014) ·Zbl 1451.81145号 ·doi:10.1088/1367-2630/16/2/023005 [25] Resch，K.J.，Walterer，P.，Zeilinger，A.：使用量子态断层扫描对三光子Greenberger-Horne Zeilinger态的完整表征。物理学。修订稿。94(7), 070402 (2005) ·doi:10.1103/PhysRevLett.94.070402 [26] Mikami，H.，Li，Y.，Fukuoka，K.，Kobayashi，T.：新型高效三光子W态源及其使用量子态层析成像的完整表征。物理学。修订稿。95(15), 150404 (2005) ·doi:10.1103/PhysRevLett.95.150404 [27] Guo，G.P.，Li，C.F.，Li.，J.，Guo，G.C.：腔QED中多粒子纠缠的制备方案。物理学。修订版A 65，042102（2002）·doi:10.1103/PhysRevA.65.042102 [28] Reiserer，A.，Rempe，G.：基于腔的单原子和光子量子网络。修订版Mod。物理学。87(4), 1379 (2015) ·doi:10.1103/RevModPhys.87.1379 [29] Eibl，M.、Kiesel，N.、Bournnane，M.，Kurtsiefer，C.、Weinfurter，H.：三量子比特纠缠W态的实验实现。物理学。修订稿。92, 077901 (2004) ·doi:10.1103/PhysRevLett.92.077901 [30] Shi，J.，等：利用单个二维非线性光子晶体预示了单光子多体纠缠的产生。选择。Express 21（7），7875（2013）·doi:10.1364/OE.21.007875 [31] Yesilyurt，C.，Bugu，S.，Diker，F.，Altintasd，A.A.，Ozaydina，F.：确定创建四部分W态的光学装置。物理学报。波兰。A 127（4），1230-1232（2015）·doi:10.12693/APhysPolA.127.1230 [32] Moreno，M.G.M.，Cunha，M.M.，Parisio，F.：从不完美的二元源远程制备W态。量子信息处理。15(9), 3869-3879 (2016) ·兹比尔1348.81103 ·doi:10.1007/s11128-016-1358-0 [33] Duan，L.M.，Monroe，C.：座谈会：囚禁离子的量子网络。修订版Mod。物理学。82, 1209 (2010) ·doi:10.1103/RevModPhys.82.1209 [34] Roos，C.F.等人：三量子比特纠缠态的控制和测量。《科学》304（5676），1478（2004）·数字对象标识代码：10.1126/science.1097522 [35] Häffner，H.等人：囚禁离子的可伸缩多粒子纠缠。《自然》438643（2005）·doi:10.1038/nature04279 [36] 奥兹德米尔，⑩。K.、Matsunaga，E.、Tashima，T.、Yamamoto，T.，Koashi，M.、Imoto，N.：W态的光学聚变门。新J.Phys。13, 103003 (2011) ·doi:10.1088/1367-2630/13/10/1003003 [37] Ozaydin，F.、Bugu，S.、Yesilyurt，C.、Altintas，A.A.、Tame，M.、Øzdemir，ö。K.：用Fredkin门同时融合多个W态。物理学。版本A 89，042311（2014）·doi:10.1103/PhysRevA.89.042311 [38] Yesilyurt，C.，Bugu，S.，Ozaydin，F.：四个光子W或Bell态同时融合的光学门。量子信息处理。12, 2965 (2013) ·Zbl 1273.81042号 ·doi:10.1007/s11128-013-0578-9 [39] Bugu，S.、Yesilyurt，C.、Ozaydin，F.：用单个Fredkin门增强W态量子网络融合过程。物理学。版本A 87，032331（2013）·doi:10.1103/PhysRevA.87.032331 [40] Zang，X.P.，Yang，M.，Wang，X.C.，Song，W.，Cao，Z.L.：腔QED系统中W态的融合。可以。《物理学杂志》。93, 556 (2015) ·doi:10.1139/cjp-2014-0096 [41] Zang，X.P.，Yang，M.，Ozaydin，F.，Song，W.，Cao，Z.L.：通过基于光-物质界面的融合机制生成多原子纠缠W态。科学。代表5，16245（2015）·doi:10.1038/srep16245 [42] Zang，X.P.，Yang，M.，Song，W.，Cao，Z.L.：腔QED中纠缠相干W和GHZ态的融合。选择。Commun公司。370, 168 (2016) ·doi:10.1016/j.optcom.2016.03.014 [43] Dikera，F.、Ozaydinb，F.和Arika，M.：通过单向量子计算和线性光学，使用到oli门和CNOT门增强W态融合过程。物理学报。波兰。A 127（4），1189-1190（2015）·doi:10.12693/APhysPolA.127.1189 [44] Li，N.，Yang，J.，Ye，L.：实现具有交叉克尔非线性和量子点-引力耦合系统的W态的有效融合门。量子信息处理。14(6), 1933-1946 (2015) ·Zbl 1317.81031号 ·doi:10.1007/s11128-015-0977-1 [45] Li，K.，Kong，F.Z.，Yang，M.，Yang。物理学。版次A 94（6），062315（2016）·doi:10.1103/PhysRevA.94.062315 [46] Tashima，T.，Özdemir，Ş。K.，Yamamoto，T.，Koashi，M.，Imoto，N.：扩展纠缠网的基本光学门。物理学。版本A 77，030302（2008）·Zbl 1162.81355号 ·doi:10.1103/PhysRevA.77.030302 [47] Tashima，T.，Özdemir，Ş。K.，Yamamoto，T.，Koashi，M.，Imoto，N.：使用偏振相关分束器对光子W态进行局部扩展。新J.Phys。11, 023024 (2009) ·Zbl 1191.81040号 ·doi:10.1088/1367-2630/11/2/023024 [48] Zang，X.P.，Yang，M.，W.F.，Fang，S.D.，Cao，Z.L.：腔量子电动力学中原子W态的局域膨胀。印度物理学杂志。88, 1141 (2014) ·doi:10.1007/s12648-014-0564-9 [49] Zang，X.P.，Yang，M.，Ozaydin，F.，Song，W.，Cao，Z.L.：大规模原子W态的确定生成。选择。快递24，12293（2016）·doi:10.1364/OE.24.012293 [50] Yesilyurt，C.、Bugu，S.、Ozaydin，F.、Altintas，A.A.、Tame，M.、Yang，L.、Øzdemir，⁄。K：W态的决定性局部扩张。J.选项。《美国社会学杂志》第33期、第2313期（2016年）·doi:10.1364/JOSAB.33.002313 [51] Tashima，T.、Kitano，T.和悺zdemir，⁄。K.，Yamamoto，T.，Koashi，M.，Imoto，N.：向大规模纠缠网的局部扩张的演示。物理学。修订版利特。105(21), 210503 (2010) ·Zbl 1191.81040号 ·doi:10.1103/PhysRevLett.105.210503 [52] Fuchs，C.A.：非正交量子态使经典信息容量最大化。物理学。修订稿。79, 1162 (1997) ·doi:10.103/物理通讯7.9.1162 [53] Glauber，R.J.：辐射场的相干态和非相干态。物理学。第131版，2766-2788（1963）·Zbl 1371.81166号 ·doi:10.1103/PhysRev.131.2766 [54] Zhang，W.M.，Feng，D.H.，Gilmore，R.：相干态：理论和一些应用。修订版Mod。物理学。62, 867-927 (1990) ·doi:10.1103/RevModPhys.62.867 [55] 不列颠哥伦比亚省桑德斯（Sanders，B.C.）、莱斯（Rice，D.A.）：非经典场和非线性干涉仪。物理学。修订版A 61013805（1999）·doi:10.1103/PhysRevA.61.013805 [56] Chai，C.L.：双模相干态叠加的双模非经典态。物理学。修订版A 46，7187（1992）·doi:10.1103/PhysRevA.46.7187 [57] An，N.B.：通过W型纠缠相干态对量子信息进行最佳处理。物理学。版本A 69，022315（2004）·doi:10.1103/PhysRevA.69.022315 [58] Van Enk，S.J.，Hirota，O.：纠缠相干态：隐形传态和退相干。物理学。版本A 64，022313（2001）·doi:10.1103/PhysRevA.64.022313 [59] Clausen，J.，Knöl，l.，Welsch，D.G.：纠缠相干态的有损提纯和检测。物理学。修订版A 66，062303（2002）·doi:10.1103/PhysRevA.66.062303 [60] Jeong，H.，Kim，M.S.：使用相干态的高效量子计算。物理学。修订版A 65，042305（2002）·doi:10.1103/PhysRevA.65.042305 [61] Ralph，T.C.，Gilchrist，A.，Milburn，G.J.，Munro，W.J.，Glancy，S.：光学相干态的量子计算。物理学。修订版A 68，042319（2003）·doi:10.1103/PhysRevA.68.042319 [62] Yuan，C.H.，Ou，Y.C.，Zhang，Z.M.：三腔场W型纠缠相干态的制备方案。下巴。物理学。莱特。23, 1695 (2006) ·doi:10.1088/0256-307X/23/7/011 [63] Jeong，H.，An，N.B.：Greenberger-Horne-Zeiling-type和W型纠缠相干态：无光子计数的生成和Bell型不等式测试。物理学。修订版A 74，022104（2006）·doi:10.1103/PhysRevA.74.022104 [64] Gerry，C.C.，Grobe，R.：相干态的非局域纠缠、互补和量子擦除。物理学。版本A 75，034303（2007）·doi:10.1103/PhysRevA.75.034303 [65] Wildfeuer，C.F.，Pearlman，A.J.，Chen，J.，Fan，J.，Migdall，A.，Dowling，J.P.：带光子数分辨探测器的Fabry-Perot干涉仪的分辨率和灵敏度。物理学。版本A 80（4），043822（2009）·doi:10.1103/PhysRevA.80.043822 [66] Miller，A.J.、Nam，S.W.、Martinis，J.M.、Sergienko，A.V.：低噪声近红外光子计数器的多光子分辨演示。申请。物理学。莱特。83(4), 791-793 (2003) ·doi:10.1063/1.1596723 [67] Lita，A.E.，Miller，A.J.，Nam，S.W.：计算95个近红外单光子·doi:10.1364/OE.16.003032 [68] Marsili，F.，Verma，V.B.，Stern，J.A.，Harrington，S.，Lita，A.E.，Gerrits，T.，Vayshenker，I.，Baek，B.，Shaw，M.D.，Mirin，R.P.，Nam，S.W.：用\[93\%93\]探测单红外光子·doi:10.1038/nphoton.2013.13 [69] Kok，P.，Lee，H.，Dowling，J.P.：用线性光学和投影测量构造的单光子量子凝聚探测器。物理学。修订版A 66，063814（2002）·doi:10.1103/PhysRevA.66.063814 [70] Harris，S.E.，Hau，L.V.：微光下的非线性光学。物理学。修订稿。824611-4614（1999年）·doi:10.1103/PhysRevLett.82.4611 [71] Lukin，M.D.，Imamoglu，A.：超低单光子的非线性光学和量子纠缠。物理学。修订稿。84, 1419-1422 (2000) ·doi:10.1103/PhysRevLett.84.1419 [72] Lukin，M.D.，Imamoglu，A.：使用电磁感应透明度控制光子。《自然》（伦敦）413，273-276（2001）·doi:10.1038/35095000 [73] Munro，W.J.，Nemoto，K.，Beausoleil，R.G.，Spiller，T.P.：高效量子凝聚单光子数分辨探测器。物理学。版本A 71，033819（2005）·doi:10.1103/PhysRevA.71.033819 [74] Xiao，Y.F.，Øzdemir，ö。K.，Gaddam，V.，Dong，C.H.，Imoto，N.，Yang，L.：通过超高Q微锥腔中的光学克尔效应对光子数进行量子非破坏测量。选择。快递16（26），21462-21475（2008）·doi:10.1364/OE.16.021462 [75] He，B.，Scherer，A.：连续模效应和光子相位门性能。物理学。版本A 85，033814（2012）·doi:10.1103/PhysRevA.85.033814 [76] Fan，B.，Kockum，A.F.，Combes，J.，Johansson，G.，Hoi，I.C.，Wilson，C.M.，Delsing，P.，Milburn，G.J.，Stace，T.M.：光子计数交叉克尔方案的分解。物理学。修订稿。110, 053601 (2013) ·doi:10.1103/PhysRevLett.110.053601 [77] Munro，W.J.，Nemoto，K.，Spiller，T.P.：弱非线性：光学量子计算的新途径。新J.Phys。7(1), 137 (2005) ·doi:10.1088/1367-2630/7/137 [78] Lin，Q.，Li，J.：具有弱交叉克尔非线性的量子控制门。物理学。版本A 79（2），022301（2009）·doi:10.1103/PhysRevA.79.022301 [79] Gerry，C.C.，Bui，T.：使用弱非线性对光子数进行量子非破坏测量。物理学。莱特。A 3727101（2008年）·Zbl 1227.81030号 ·doi:10.1016/j.physleta.2008.10.40 [80] He，B.，Nadeem，M.，Bergou，J.：生成具有实际交叉克尔非线性的相干态叠加的方案。物理学。版本A 79，035802（2009）·doi:10.103/物理版本A.79.035802 [81] Lin，Q.，He，B.，Bergou，J.A.，Ren，Y.：通过对单个光子的操作处理多光子状态：方法和应用。物理学。版本A 80，042311（2009）·doi:10.1103/PhysRevA.80.042311 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。