摘要: In den vergangenen Jahren hat das relative neue Feld der Quanteninformationsverarbeitung (QIP) Interesse vieler Wissenschafter geweckt, da es schnellere Rechenleistung von Computern, absolute sichere Kommunikation sowie ein Potential zum Simulieren von komplexen quantenmechanischen Systemen verspricht. Die Essenz dieser neuen Quanteninformationstechnologie sind zwei Grundkonzepte der Quantenmechanik, namlich die Superposition und der Verschrankung. Diese Dissertation enthalt Resultate vier verschiedenen Experimenten alle Demonstration eines neuen Quantencomputer-Models mit linearer Optik, des sogenannten "Einweg-Quantencomputers", zum Ziel hatten. Zu diesem Zweck wurde ein multiphotonen-verschrankter Zustand Hilfe Prozesses der spontanen parametrischen Down-Konversion in einem interferometrischen Setup erzeugt. Dieser verschrankte Zustand agiert als eine Art Ressource, fur Demonstrationen neuen Quantenalgorithmen und anderen relevanten experimentellen Techniken genutzt wurde. wird uber Fortschritte in der Theorie im Experiment berichtet, unter anderem wurde zum ersten Mal schnelle, aktive Vorwartskopplung implementiert, die eine Realisation deterministischen Quantencomputer einer noch nicht dagewesenen Geschwindigkeit erlaubt. Weiters der sogenannte Deutsch-Algorithmus unserem Quantencomputer implementiert. Der Quantenalgorithmus erlaubt nur einer Evaluation zu erkennen, ob mathematische Funktion konstant oder balanciert ist, wahrend klassischer Algorithmus mindestens $2^{N-1}+1$ Evaluationen benotigt. einem Quantenspiel, sogenannte Gefangenen-Dilemma, realisiert. Ein solches Spiel ist Prinzip Ausfuhrung Quantenalgorithmus der aus einer bestimmten Folge Ein- Zwei-qubit Quantengattern aufgebaut ist. Dieses individuellen Spielern ihren Strategieraum vergrosern, sie auch Superpositionen klassischen Strategien wahlen diese miteinander verschranken konnen. Die Erfolgsfunktion Spieles wurde verschiedene Strategiesets evaluiert konnte experimentell gezeigt werden, dass "Dilemma", welches in Version Spieles auftritt, Quantenwelt beseitigt werden kann. Unglucklicherweise Dekoharenz, der ungewollte Verlust Quantensystemen kodierter Information durch unkontrollierte Wechselwirkung Umgebung, der Haupthindernisse Realisierung Quantencomputers im grosen Rahmen. Ein moglicher Losungsansatz Rechnung einem sogenannten dekoharenzfreien Unterraum (DFS) durchzufuhren. Auf fruheren Arbeiten aufbauend gelang diese theoretischen Konzepte auf unser Einweg-Quantencomputermodel ubertragen ersten Mal dekoharenzfreie Durchfuhrung zeigen, wahrend Photonen starkem Phasenrauschen ausgesetzt waren. Beachtenswerter Schutz Information konnte erreich der annahernd idealen Ergebnisse lieferte. Obwohl Experimente in dieser einen "proof-of-principle" Charakter aufweisen haben trotzdem grose Bedeutung Feld QIP und hoffentlich Weg weitere aufregende Erfindungen Zukunft ebnen.
参考文章(51)
Bell's theorem, quantum theory and conceptions of the universe Kluwer Academic Publishers. ,(1989) , 10.1007/978-94-017-0849-4
Pieter Kok, W. J. Munro, Kae Nemoto, T. C. Ralph, Jonathan P. Dowling, G. J. Milburn, Linear optical quantum computing with photonic qubits Reviews of Modern Physics. ,vol. 79, pp. 135- 174 ,(2007) , 10.1103/REVMODPHYS.79.135
C. A. Sackett, D. Kielpinski, B. E. King, C. Langer, V. Meyer, C. J. Myatt, M. Rowe, Q. A. Turchette, W. M. Itano, D. J. Wineland, C. Monroe, Experimental entanglement of four particles Nature. ,vol. 404, pp. 256- 259 ,(2000) , 10.1038/35005011
D. Gross, K. Kieling, J. Eisert, Potential and limits to cluster-state quantum computing using probabilistic gates Physical Review A. ,vol. 74, pp. 042343- ,(2006) , 10.1103/PHYSREVA.74.042343
T. Yamamoto, Yu. A. Pashkin, O. Astafiev, Y. Nakamura, J. S. Tsai, Demonstration of conditional gate operation using superconducting charge qubits Nature. ,vol. 425, pp. 941- 944 ,(2003) , 10.1038/NATURE02015
Dik Bouwmeester, Jian-Wei Pan, Matthew Daniell, Harald Weinfurter, Anton Zeilinger, Observation of three-photon Greenberger-Horne-Zeilinger entanglement Physical Review Letters. ,vol. 82, pp. 1345- 1349 ,(1999) , 10.1103/PHYSREVLETT.82.1345
J. B. Altepeter, D. Branning, E. Jeffrey, T. C. Wei, P. G. Kwiat, R. T. Thew, J. L. O’Brien, M. A. Nielsen, A. G. White, Ancilla-assisted quantum process tomography. Physical Review Letters. ,vol. 90, pp. 193601- ,(2003) , 10.1103/PHYSREVLETT.90.193601
Peter W. Shor, Scheme for reducing decoherence in quantum computer memory Physical Review A. ,vol. 52, ,(1995) , 10.1103/PHYSREVA.52.R2493
Axel Kuhn, Markus Hennrich, Gerhard Rempe, Deterministic Single-Photon Source for Distributed Quantum Networking Physical Review Letters. ,vol. 89, pp. 067901- ,(2002) , 10.1103/PHYSREVLETT.89.067901
M. D. Eisaman, A. André, F. Massou, M. Fleischhauer, A. S. Zibrov, M. D. Lukin, Electromagnetically induced transparency with tunable single-photon pulses Nature. ,vol. 438, pp. 837- 841 ,(2005) , 10.1038/NATURE04327