摘  要：量子纠缠浓缩在长程量子通信中有非常重要的作用。本论文介绍了量子纠缠态的定义，量子纠缠浓缩的理论和典型的量子纠缠浓缩方案。在了解量子纠缠浓缩方案最新研究进展的基础上，我们研究提出了对双光子的三维空间模式纠缠Dicke态的纠缠浓缩方案。通过串联一个一维非线性光子晶体和一个二维非线性光子晶体，自发参量下转换过程可以制备出双光子三维空间模式部分纠缠Dicke态，用我们设计的纠缠浓缩方案可以将其浓缩成双光子的三维空间模式最大纠缠Dicke态。59383

毕业论文关键词：双光子纠缠态，纠缠浓缩，交叉克尔非线性

Abstract: Quantum entanglement concentration has a very important role in long-distance quantum communication. In this paper, we introduce the concept of quantum entanglement, the theory of quantum entanglement concentration and typical schemes for quantum entanglement concentration. On the basis of the latest research advances of entanglement concentration, we study and propose a new entanglement concentration scheme for two-photon three-dimensional space mode entangled Dicke state. The two-photon three-dimensional space mode partial entangled Dicke state from spontaneous parametric down-conversion by cascade an one-dimensional nonlinear optical crystal and a two-dimensional nonlinear optical crystal can be concentrated into the two-photon three-dimensional space mode maximum entangled Dicke state.

Key words: two-photon entangled state, entanglement concentration，cross Kerr nonlinear 

1 绪论 4

1.1 引言 4

1.2 纠缠与纠缠浓缩 4

2 典型的纠缠浓缩方案 4

2.1 基于极化分束器实现的纠缠浓缩方案 4

2.2 基于量子非破坏性测量实现的纠缠浓缩方案 6

2.3 对任意纠缠W态的两步纠缠浓缩方案 7

3 双光子三维模式纠缠Dicke态的纠缠浓缩方案 12

总结 14

参考文献 15

致谢 16

1 绪论

1.1 引言

量子纠缠在量子计算、量子通信和量子密码等领域起着非常重要的作用。在量子态的处理源]自[优尔^`论\文"网·www.youerw.com/、存储和传输的过程中不可避免的存在各种环境噪声，使纠缠质量大大降低。因此，在长程量子通信中获得质量品质更好的纠缠态非常重要。纠缠纯态系统可能在制备或者传输过程中发生纠缠度退化，由纠缠度高的量子纯态变成纠缠度低的量子纯态。量子纠缠浓缩[1-8]是针对这类情况提出来的量子技术。本文在详细调研量子纠缠浓缩的原理及研究现状的基础上，研究提出基于光学系统，由双光子的三维空间模式非最大纠缠态浓缩成双光子的三维空间模式最大纠缠态的理论方案。

1.2纠缠与纠缠浓缩

纠缠是一类特殊的量子系统，系统内的各个子系统之间不能写成简单的直积关系，但各个子系统之间存在非局域的非经典的强关联。不同于对混态的纠缠纯化，纠缠浓缩是针对纠缠纯态系统的。Bennett等人首次提出了利用局域操作的纠缠浓缩方案[1,2]，通信双方Alice和Bob共享n对两粒子部分纠缠态