W-state kuantum ağların geliştirilmesi

Abstract

İki tarafın paylaştığı iki parçacık arasındaki `klasik ötesi` ilişki, yani kuantum dolanıklığın (bi-partite entanglement) fiziksel üretimi, bilgi kuramsal içeriği ve gerek haberleşme mühendisliğinde gerek bilgisayar hesaplamalarında kullanılması konuları çokça çalışılmıştır. Ancak çok taraflı dolanıklık (multi-partite entanglement) henüz iki taraflı dolanıklık kadar keşfedilememiştir. Bilgi işleme, hesap yapma, ışınlama, haberleşme ve kriptografi gibi birçok konunun her birinde, çok taraflı dolanık ağların başlıcaları olan GHZ, Cluster ve W tarzı sistemlerin bazıları özellikle gerekmektedir. Çok taraflı kuantum yapılar üretilip taraflar arasında başarıyla paylaştırıldığında, aslında, mesela GHZ tarzı ya da W tarzı bir `kuantum network(kuantum ağ)` inşa edilmiş olmaktadır. Dolayısıyla her birçok taraflı kuantum dolanık bir yapı (mesela bir W state), bir kuantum ağ olarak görülebilir. İstenen boyutta GHZ ve Cluster ağlarının oluşturulması problemi çözülmüş olsa da, W ağı için bu problem henüz çözülememiştir. Bu yüzden çok taraflı W state tarzı kuantum ağların düşük maliyetle ve yüksek başarı oranıyla elde edilebilmesi, kuantum çağı için büyük önem arz etmektedir. Bu tez kapmasında, yüksek boyutlu W çalışmada yazılım ve simülasyon gibi bilgisayar mühendisliğinin alt kollarından faydalanılarak yüksek verimli kuantum ağlarının nasıl elde edildiği gösterilmiştir.

The production and the manipulation, as well as the information theoretical aspects of bipartite quantum entanglement (i.e. EPR/Bell pairs) have been studied well but that is not the case for multipartite entanglement. In several quantum information tasks, specific multipartite states are required. Creating and sharing multipartite quantum networks lead to construct W or GHZ states. So, we can regard all multipartite quantum networks as quantum network. The efficient or deterministic creation of GHZ and cluster states has been studied but there is still a lot research to perform, for the W state because of its specific structure. As the size of the target W state increases, the success probability of production was decreasing exponentially therefore this was a big obstacle for performing the tasks that require W states. In this thesis our main goal is to enhance the large W state preparation process in terms of the cost via computer engineering technics and simulations.