第一章 量子信息学基础 1
第一节 量子力学基础 1
一、量子力学的建立 1
二、量子力学的基本原理 4
三、量子测量 5
四、量子态叠加原理 9
五、量子不可克隆定理 10
六、时间演化算符与定态薛定谔方程的解 12
七、密度算符与密度矩阵 14
第二节 信息学基础 17
一、经典信息科学的建立 17
二、信息量与香农熵 18
三、冯·诺依曼熵 19
第三节 量子信息学基本概念 20
一、量子比特与布洛赫球 20
二、EPR佯谬、Bell不等式与CHSH不等式 22
三、薛定谔猫、量子纠缠与量子纠缠态 30
四、保真度 35
五、量子逻辑门 36
六、量子信息学研究进展 41
第二章 光学交叉克尔非线性 52
第一节 线性光学方法 53
第二节 交叉克尔非线性光学方法 53
第三章 基于弱交叉克尔非线性的量子密钥分发与量子隐私比对 60
第一节 量子密钥分发协议、量子安全直接通信与量子隐形传态 60
一、BB84-QKD协议 60
二、B92-QKD协议 62
三、EPR-QKD协议：E91-QKD协议与BBM92-QKD协议 63
四、量子安全直接通信 65
五、量子隐形传态 66
第二节 基于弱交叉克尔非线性的非破坏宇称分析与量子密钥分发 67
一、光子极化贝尔态的安全分发 68
二、基于宇称分析的光子量子密钥分发协议 70
三、光子量子密钥分发协议的效率和安全性分析 71
第三节 基于弱交叉克尔非线性的第三方辅助的两方隐私比对 74
一、第三方辅助下的光子极化贝尔态的安全分发 74
二、第三方辅助下的两方量子隐私比对 77
三、量子隐私比对协议的效率与安全性分析 79
第四节 本章小结 81
第四章 基于弱交叉克尔非线性的光子极化比特量子逻辑门 86
第一节 基于弱交叉克尔非线性的两光子极化比特控制非门 86
一、两光子极化比特控制非门的构造 86
二、两光子极化比特控制非门的成功概率 89
三、退相干效应的影响 89
第二节 基于弱交叉克尔非线性的两光子极化比特控制相位门 92
一、两光子极化比特控制相位门的构造 92
二、两光子极化比特控制相位门的成功概率与可行性分析 95
第三节 基于弱交叉克尔非线性的三光子极化比特Fredkin门 98
第四节 本章小结 102
第五章 基于弱交叉克尔非线性的光子极化纠缠态制备 106
第一节 基于弱交叉克尔非线性的光子极化纠缠簇态的制备 106
一、基于单光子叠加态的标准多光子极化纠缠簇态的制备 106
二、链接标准的多光子极化纠缠簇态 109
三、标准多光子极化纠缠簇态的解链 112
第二节 基于弱交叉克尔非线性的三光子极化比特完美W态的制备 115
一、三光子极化比特完美W态的制备 116
二、三光子极化比特完美W态制备进程的保真度 123
第三节 本章小结 125