Experimenty s kvantovým zpracováním informace na bázi kvantové optiky

Mgr. Helena FIKEROVÁ

Diplomová práce

Quantum optics-based experiments in quantum information processing

Anotace:

Cílem této diplomové práce byla experimentální realizace přenosu kvantového stavu pomocí protokolu využívajícího fotonové qubity, lineární optiku a jednofotonové detektory, jehož účelem bylo demonstrovat význam navrženého parametru efektivní nerozlišitelnosti v kvantovém zpracování informace. Experimentální uspořádání se zakládalo na dvou propojených vláknových Mach-Zehnderových interferometrech a využívalo qubitů kódovaných do prostorových modů fotonových párů generovaných parametrickou down-konverzí v nelineárním krystalu BBO. Přenos stavu se uskutečnil prohozením dvou ramen mezi interferometry a následným změřením jednoho z qubitů. Výsledný stav byl rekonstruován pomocí kvantové tomografie a spočtené veličiny prokázaly závislost kvality přenosu stavu na navrhovaném parametru nerozlišitelnosti. Výsledky byly publikovány ve Physical Review A.

Abstract:

The aim of this thesis was to experimentally implement a quantum state transfer protocol using photonic qubits, linear optics and single-photon detectors. The transfer protocol was used to demonstrate the relevance of the proposed quantitative measure of effective indistinguishability for quantum information processing. The experimental setup was based on two intertwined fibre Mach-Zehnder interferometers and used qubits encoded into spatial modes of photon pairs generated by spontaneous parametric down-conversion in a BBO crystal. The transfer was realized by means of swapping two rails between the interferometers and subsequent measurement on one of the qubits. The output state was reconstructed by means of maximum-likelihood quantum state tomography and dependence of the quality of state transfer on the indistinguishability parameter proposed was successfully proven. Results were published in Physical Review A.

Klíčová slova

Efektivní nerozlišitelnost, fotonové qubity, kvantové zpracování informace, teorie kvantové informace, vláknová optika, Mach-Zehnderův interferometer

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 29. 7. 2014

Zveřejnit od: 29. 7. 2014

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 25. 8. 2014
• Vedoucí: prof. RNDr. Miloslav Dušek, Dr.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Fyzika / Optika a optoelektronika