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量子纠缠态的制备及其在量子信息中的应用

作　者: 耿珺
导　师: 黄克林; 程广玲
学　校: 华东交通大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 量子纠缠原子相干量子信息腔QED 缀饰态 Bell基测量
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

当前，量子信息科学已经吸引了很多科学家的重视，这是由于它在量子计算与量子通信有很广泛的应用，例如：量子隐形传态、量子密码术和量子密集编码等。我们知道，纠缠的形成和测量的研究已经从分离变量到连续变量，而且研究的重点就是产生更长久的纠缠态。量子纠缠态的传输有两点值得注意：一是当纠缠态是量子信息中必须的资源时，怎样来制备量子纠缠态；二是在量子信息中怎样来更有效的传输量子纠缠态。本文主要讨论量子纠缠态的制备及其在量子信息中的应用。我们首先分别讨论在阈值以上和阈值以下两模纠缠态的形成，接着我们给出了无需Bell测量的纠缠态的传输方案。详细的创新内容主要包括以下两个方面：首先，我们通过两个激光场诱导一个里面含有两个腔模的四能级原子来产生两模纠缠。在我们的方案中，有效的机制是原子相干，它被经典场所诱导。强的泵浦场导致双光子通道的形成；弱的探测场诱导双光子的参数相互作用，这将导致它们之间形成纠缠。这样，两模纠缠在阈值以上可以被获得。我们可以发现纠缠度和光子数都和经典激光场的拉比频率、腔场的亏损和原子的衰减有关。接着我们又讨论了阈值以下的两模纠缠机制，我们使用了复对数方法来分析纠缠度。我们的数值结果表明两模腔场纠缠的大小依赖于经典激光场的拉比频率和腔场的亏损。然后，我们提出了传输N原子W态的量子隐形传输方案。在本方案中，我们是通过在一个Λ型三能级原子中的一个腔场的选择性相互作用和测量某个原子的低能级态来实现量子隐形传输的。当原子B和A被成功输入腔内，同时对原子A进行测量后，则原子A到原子B的长生命的W态的量子隐形传态可以被实现。本方案的优点就是不需要Bell基的测量，并且原子的自发辐射可以被忽略。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
主要符号说明  8-9
第一章引言  9-12
第二章基础理论与工具  12-33
  2.1 描述量子系统的三种绘景  12-13
  2.2 光与物质的相互作用  13-21
    2.2.1 半经典理论  14-16
    2.2.2 全量子化理论  16-18
    2.2.3 缀饰态理论  18-20
    2.2.4 密度矩阵方程  20-21
  2.3 量子态理论  21-25
    2.3.1 两体纯态  21-23
    2.3.2 两体混态  23
    2.3.3 几种纠缠态  23-25
  2.4 两体连续变量纠缠  25-29
    2.4.1 两体纠缠判据  25-26
    2.4.2 两体连续变量纠缠  26-29
  2.5 量子隐形传态  29-33
    2.5.1 量子隐形传态的基本思想及特征  29-30
    2.5.2 量子传输态的制备及传输  30-33
      2.5.2.1 量子传输态的制备  30-31
      2.5.2.2 量子态的传输  31-33
第三章通过激光共振相互作用实现两模纠缠  33-49
  3.1 引言  33-34
  3.2 模型与方程  34-38
  3.3 阈值以上两模纠缠分析  38-44
  3.4 稳态情况下的两模纠缠分析  44-48
  3.5 结论  48-49
第四章在 QED 腔中无需 Bell 基测量下通过选择共振相互作用的 N 个量子比特 W 态的量子隐形传态  49-55
  4.1 引言  49-50
  4.2 传输方案及过程  50-54
  4.3 结论  54-55
第五章论文总结与展望  55-57
  5.1 本文的主要工作与创新  55
  5.2 展望  55-57
参考文献  57-61
个人简历在读期间发表的学术论文  61-62
致谢  62

量子纠缠态的制备及其在量子信息中的应用

内容摘要

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