Физика квантовой информации - Бауместер Д.
ISBN 5-94057-017-8
Скачать (прямая ссылка):
В таблице 3.1 приведена сводка различных манипуляций кодировщика Боба и вероятностей исходов, регистрируемых Алисой.
7 Компонента, поляризованная вдоль оси четвертволновой пластинки, приобретает сдвиг фазы на я/2 относительно другой. Переориентация оптической оси с вертикального положения на горизонтальное вызывает точное изменение фазы между |Н> и |V> на я.
92 Квантовая плотная кодировка и квантовая телепортация
Таблица 3.1. Сводка возможных манипуляций и регистрируемых событий в экспери менте по квантовой плотной кодировке с коррелированными фотонами.
Установки Боба: Посылаемое состояние События, регистрируемые Алисой
XI2 Х/4
0° 0” |Ч^> совпадения между DH и Dv или DH, и Dv,
0» 90° г?-> совпадения между DH и Dv, или DH, и Dv
45° 0° |ф+> 2 фотона либо в DH, Dv, DH, либо в Dv,
45° 90° |Ф-> 2 фотона либо в DH, Dv, DH, либо в Dv.
Сначала эксперименты выполнялись при следующей установке параметров станции Боба: состояние ЭПР источника выбиралось так, что из станции Боба выходило состояние |'Р+), т.е. когда оси обеих фазовых пластинок установлены вертикально; другие состояния Белла могли генерироваться при соответствующих установках пластинок, показанных в табл. 3.1. Для того, чтобы наблюдать интерференцию на анализаторе Алисы, мы изменяли разность плеч Л между двумя пучками с помощью оптического тромбона. Когда А » I интерференция отсутствовала и наблюдалась классическая статистика в совпадениях фотоотсчетов детекторов. При оптимальной настройке разности плеч (Л = 0) интерференция возникала, что давало возможность распознать закодированную информацию.
На Рис. 3.8 и 3.9 показаны зависимости скоростей счета совпадений СНУ(') и CHV, (о) от разности длин в случае I'f'*) и l^-), соответственно (скорости счета совпадений CHV, и CHV ведут себя аналогичным образом; мы используем обозначение С для совпадений между детекторами DA и DB). При 4 = 0, Сну достигает максимума для состояния |'Р+) (Рис.3.8) и уменьшается (вплоть до уровня случайных совпадений8) для I'-P-) (Рис.3.10). Снг проявляет противоположную зависимость и соответствует состоянию |'Р~). Результаты этих измерений означают, что если регистрируются оба фотона, то идентифицируется состояние |'Р+> с достоверностью 95%, а состояние ) - с 93%.
8 Если W и W2 - скорости счета некоррелированных световых сигналов, регистрируемых детекторами 1 и 2, то скорость счета случайных совпадений между этими детекторами оказывается Wa = W}W2T, где Т - временное окно схемы совпадений. (Прим. переводчика.)
Экспериментальная плотная кодировка кубитов 93
Разность оптических путей А(//)
Рис. 3.8. Скорость счета совпадений СНУ,(°) как функции разности
плеч Д, при передаче состояния l1?*). При идеальной настройке (Д = 0) происходит конструктивная интерференция для , позволяющая идентифицировать это состояние.
Разность оптических путей А(//)
Рис. 3.9. Скорость счета совпадений Снк(»)и C^(°) как функции разности плеч Д, при передаче состояния l1?”). Конструктивная интерференция для Сну, дает возможность прочитать информацию, связанную с этим состоянием.
При использовании кремниевых лавинных фотодиодов, работающих в гейгеровской моде в режиме счета фотонов, необходимо модифицировать анализатор белловских состояний, поскольку нужно суметь зарегистрировать два фотона, появляющихся в одной
94 Квантовая плотная кодировка и квантовая телепортация
выходной моде анализатора и соответствующих состояниям |Ф+>
и |Ф-)9.
Одна из возможностей полностью избежать интерференции таких состояний состоит во введении перед светоделителем Алисы зависящей от поляризации задержки, превышающей время когерентности. Например, это достигается с помощью толстых пластин из кристаллического кварца, задерживающих |Н) в одном пучке и | V) в другом. Другой метод состоит в расщеплении получившегося двухфотонного состояния при помощи дополнительного светоделителя с последующей регистрацией (с 50%-ой вероятностью) совпадений отсчетов детекторов, помещенных в каждую выходную моду этого светоделителя. Чтобы продемонстрировать принципиальную возможность такого метода, мы разместили такое устройство вместо детектора DH. На Рис. 3.10 показано, как увеличивается скорость счета совпадений СН^(Ш) при разности плеч Л = 0, по сравнению с сигналами и С^, соответствующими фоновому уровню, когда Боб посылает состояние |Ф").
1500
2 юоо «
ВС
X
5 500
5
Разность оптических путей A(/i)
Рис. 3.10. Скорость счета совпадений СНу (•) , Сна (?) и Ся{/-(°) как функции разности плеч Д. Максимум в сигнале означает передачу третьего состояния |Ф"), закодированного в двухуровневой частице. Сигнал в четыре раза меньше сигналов, показанных на Рис. 3.8 и 3.9, из-за уменьшения вероятности регистрации |Ф~), см текст.
Заметим, однако, что для обоих методов в половине всех исходов оба фотона все же поглощаются одним детектором; поэтому, поскольку
9 Необходима специальная идентификация двухфотонного состояния: кремниевые фотодиоды дают одинаковые импульсы фототока для одного и более фотонов, если они попадают в диод одновременно; таким образом только регистрация совпадений позволяет обнаружить двухфотонное состояние. В определенных типах фотоумножителей одно- и двухфотонное поглощение фотокатода дают различные выходные сигналы. Однако в настоящее время эффективность таких детекторов крайне низка.
