从量子力学理论诞生之际,量子力学的各方面的特性都被应用到诸多领域,例如,医学成像、材料、化学、半导体研究等科学领域,特别地,人们发挥聪明才智将量子力学理论与信息传输、计算机科学相结合,产生了量子计算与量子通信,促进了计算机行业及通信行业突破性的发展。基于量子力学基本特征,量子计算能够实现经典计算机或者经典密码学所无法实现或者难以完成的任务,其中Shor算法可以以指数级地速度破解现行RSA密码系统[1],量子计算具有计算速度快、不可破译等优点,实现了经典计算领域无法实现的任务。在量子信息处理领域,纠缠态是一个非常重要的资源,通过量子纠缠态可以实现量子隐形传态[2]、量子密钥分发[3]、密集编码[4][5][6][7]等等。近年来国内外多个小组都在量子计算或量子信息领域进行深入研究,并且取得了卓越的成果,推动了量子计算及量子信息领域的飞速发展。本文研究的主要内容是量子超纠缠纯化方案。由于量子信息在传输的过程中无法避免的会与传输信道发生相互作用,从而会产生光子损耗及退相干等不理想的情况,那么在量子信息处理领域,量子纠缠纯化方案就显得尤为重要。从上个世纪90年代起,世界各国的科研工作者提出了各式各样的量子纠缠纯化方案。通过对前辈科研成果的学习,本文提出一种基于线性光学的,同时考虑光子损耗及退相干的量子超纠缠提取及超纠缠纯化方案。主要研究亮点包括:1.本文提出一种基于线性光学的超纠缠纯化协议,并在纯化的过程中考虑了超提取操作,使得量子信息的真空成分在纯化后大幅度降低,在文章中将会给出在未进行超纠缠提取操作以及进行超纠缠提取操作下,量子超纠缠纯化之前与之后,量子信息中真空成分的比重的仿真。2.文章中给出关于超纠缠纯化的关键模块,该模块能够通过一次操作完成极化自由度与空间模式自由度的宇称测量与Qubit放大,该模块的作用是在超纠缠纯化过程中,实现两个自由度的超提取及超纠缠纯化。3.文章在超纠缠纯化协议中同时考虑在量子信息传输过程中存在的光子损耗及退相干效应,更加全面的考虑量子信息传输过程中的噪声影响。4.由于该纠缠纯化协议是基于线性光学与本地纠缠源的,所以在文章中给出了一种基于线性光学的,自发参量下转换的八光子纠缠态的制备方案,该方案具有较高的保真度(0.6061)。