Please use this identifier to cite or link to this item: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/18233
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorPruet Kalasuwan-
dc.contributor.authorPaphon Phewkhom-
dc.date.accessioned2023-10-16T07:12:34Z-
dc.date.available2023-10-16T07:12:34Z-
dc.date.issued2022-
dc.identifier.urihttp://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/18233-
dc.descriptionMaster of Science (Physics(International Program)), 2022en_US
dc.description.abstractDue to the potential of quantum computers to revolutionize computation by solving some types of traditionally intractable problems by the classical computer, this field of study has become increasingly active and diverse, involving work on developing quantum processing hardware as well as research into applications with a potential large speed-up compared to simulations on classical (non-quantum) computers. One of the most promising methods for processing quantum information involves the use of photonic qubits, which allow for well-established and noise-free single-qubit operations. However, since there is no photon-photon interaction, processing the qubit-interaction property requires a nonlinear optical operation. Therefore, in the experiment section of this project, we created entangled photonic qubits by beginning with photon pair generation using a nonlinear crystal, then building up the complexity of the optical setup with the Hong-Oa-Mandel dip experiment, CHSH experiments, and eventually, photonic qubit generation and tomography. By optimizing the efficiency of the system in each experiment, the resultant qubit was successfully constructed with high fidelity to the designated Bell’s state. Additionally, we experimented with the optical structure of the photon pairs loop, which delivered some issues with noise and low signal in the results. Nonetheless, the structure still showed potential to be improved and utilized in future experiments. The entangled qubits and photon loop created in this project can be used as a foundation for various quantum optic algorithms, especially the photon loop structure, which can be used for the iteration of an operator, which is used regularly in the standard method for constructing multi-qubit gates. However, the method has some limitations in that only unitary operators can be created. Finally, in the second section of this project, we explored an alternative scheme for constructing quantum optical multi-qubit gates. This purposed scheme, which uses the Hilbert-space expansion technique, is capable of independently programming each matrix element of the operator, allowing many different types of quantum operators to be realized in quantum optic experiments. The advanced scheme can theoretically achieve n-polarization-qubit optical reconfigurable quantum gates by arranging linear optical elements.en_US
dc.description.sponsorshipThe NSRF via the Program Management Unit for Human Resources & Institutional Development, Research and Innovation [grant number B05F650024, B05F640051, B05F630108], U.Reka Program sponsored by The Siam Commercial Bank Public Company Limited and managed by Digital Ventures Co., Ltd.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherPrince of Songkla Universityen_US
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Thailand*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/th/*
dc.subjectQauntum opticsen_US
dc.titleEstablishing polarization qubits from a photon-pair source and a design of an alternative scheme of universal optical programmable multi-qubit gatesen_US
dc.title.alternativeการสร้างคิวบิตโพลาไรซ์จากแหล่งกำเนิดโฟตอนคู่และการออกแบบโครงสร้างทางเลือกแบบตั้งโปรแกรมได้อย่างอิสระของเกททางแสงหลายคิวบิตen_US
dc.typeThesisen_US
dc.contributor.departmentFaculty of Science (Physics)-
dc.contributor.departmentคณะวิทยาศาสตร์ ภาควิชาฟิสิกส์-
dc.description.abstract-thเนื่องจากศักยภาพของคอมพิวเตอร์ควอนตัมในการปฏิวัติการคำนวณด้วยการแก้ปัญหาบางประเภทที่ยากโดยคอมพิวเตอร์คลาสสิก การวิจัยในสาขาวิชานี้จึงมีบทบาทและความหลากหลายมากขึ้นตั้งแต่พัฒนาฮาร์ดแวร์การประมวลผลควอนตัมตลอดจนการวิจัยเกี่ยวกับแอปพลิเคชันที่มีศักยภาพที่มีความเร็วสูงขึ้นมากเมื่อเทียบกับการจำลองบนคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก หนึ่งในวิธีการที่มีแนวโน้มดีที่สุดสำหรับการประมวลผลข้อมูลควอนตัมคือการใช้คิวบิตทางแสงซึ่งช่วยให้สามารถดำเนินการแบบคิวบิตเดียวได้อย่างสมบูรณ์และปราศจากสัญญาณรบกวน อย่างไรก็ตามเนื่องจากสมบัติการไม่มีปฏิสัมพันธ์กันระหว่างโฟตอนการสร้างปฏิสัมพันธ์ระหว่างคิวบิตจึงต้องใช้การเนินการทางแสงแบบไม่เชิงเส้นดังนั้นในส่วนการทดลองของวิทยานิพนธ์นี้เราจึงสร้างคิวบิตทางแสงที่พัวพันกันโดยเริ่มต้นด้วยการสร้างคู่โฟตอนโดยใช้คริสตัลแบบไม่เชิงเส้นจากนั้นจึงเพิ่มซับซ้อนของการทดลองทางแสงด้วยการทดลอง Hong-Oa-Mandel,การทดลอง CHSH และสุดท้ายคือการสร้างคิวบิตเชิงแสงและการตรวจวัดคุณสมบัติด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบในการทดลองแต่ละครั้งผลลัพธ์ที่ได้จึงถูกสร้างขึ้นด้วยความแม่นยำใกล้เคียงตามสถานะของเบลล์ในเชิงทฤษฎี นอกจากนี้เรายังทดลองกับโครงสร้างเชิงแสงของลูปคู่โฟตอนซึ่งยังคงพบปัญหาบางอย่างเกี่ยวกับสัญญาณรบกวนและสัญญาณต่ำในผลลัพธ์ อย่างไรก็ตามโครงสร้างดังกล่าวยังคงมีศักยภาพในการปรับปรุงและนำไปใช้ในการทดลองในอนาคต คิวบิตที่พัวพันกันและโฟตอนลูปที่สร้างขึ้นในงานวิจัยนี้สามารถใช้เป็นรากฐานสำหรับอัลกอริทึมควอนตัมออปติกต่างๆโดยเฉพาะอย่างยิ่งโครงสร้างโฟตอนลูปซึ่งสามารถใช้สำหรับการวนซ้ำของตัวดำเนินการซึ่งใช้เป็นวิธีมาตรฐานสำหรับการสร้างมัลติเกทคิวบิต อย่างไรก็ตาม วิธีการมีข้อจำกัดบางประการที่สามารถสร้างตัวดำเนินการแบบรวมได้เท่านั้น ในส่วนที่สองของโครงการนี้ เราจึงได้สำรวจรูปแบบทางเลือกสำหรับการสร้างควอนตัมออปติกหลายคิวบิตเกท โครงร่างที่มีจุดประสงค์นี้ใช้เทคนิคการขยายฮิลเบิร์ตสเปซ ทำให้สามารถโปรแกรมองค์ประกอบในเมทริกซ์แต่ละตัวของตัวดำเนินการได้อย่างอิสระ ทำให้สามารถสร้างตัวดำเนินการควอนตัมประเภทต่างๆมากมายในการทดลองด้วยควอนตัมทางแสง ในทางทฤษฎีโครงร่างขั้นสูงสามารถบรรลุควอนตัมเกทแบบออปติคอลบนคิวบิตเชิงแสงnตัวที่กำหนดค่าใหม่ได้โดยการจัดเรียงองค์ประกอบเชิงเส้นทางแสงen_US
Appears in Collections:332 Thesis

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
6110220133.pdf5.05 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons