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某些典型量子光学体系中纠缠态的研究

作　者: 乔冕
导　师: 夏云杰
学　校: 曲阜师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 纠缠腔QED 纠缠相干态量子信息传输
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

腔量子电动力学（QED）技术提供了一种行之有效处理光与原子相互作用的方法,当前它被认为是实现量子信息很有前途的理论方案之一。对其研究能够揭示特殊条件下光与物质相互作用的物理现象及其内在本质,并且在近年来兴起的量子信息领域内,腔QED方案被认为是最有效的量子信息方案之一。量子纠缠不仅作为量子力学中的一个基本概念来区分经典世界和量子世界,而且被认为是量子信息领域一个非常重要的资源。在量子信息学领域,连续变量量子纠缠也是一种非常有用的信息“资源”,在量子隐性传态、量子密码编码、量子密钥分配以及在量子计算的加速、量子纠错、防错等方面都起着关键作用。本论文主要研究了双Jaynes-Cummings模型中的纠缠动力学性质和基于连续变量的量子信息传输。内容包括下面两部分:1.研究了双JC模型的纠缠动力学,即纠缠的两个原子分别与两个空间上分离的真空腔场进行相互作用。分别讨论了各种子系统之间的纠缠演化以及整体四体纠缠的演化。计算分析表明,在两原子的初始纠缠较小时,空间上分离二体子系统的纠缠可以同时出现纠缠突然死亡现象。而通过对其他三体纠缠的研究发现,此类纠缠在二体纠缠同时消失的区间并不为零,说明原子的初始纠缠转移到了其他形式中去,而无相互作用的子系统的纠缠不会消失,只是以其他形式出现。最后我们研究了整个系统真正四体纠缠的演化,结果表明整个系统的四体纠缠并不是一个常数,而是随着时间转化,说明整个系统在不同的四体纠缠之间转换。2.主要研究了基于分束器、相位转换器和光子数测量器等线性光学的器件对任意三体纠缠相干态进行量子信息传输的理论方案。该方案的显著点在于用解纠缠的方法和把两体最大纠缠相干态作为量子信道;与其他传输多体纠缠相干态的方案相比较,本文的方案仅仅利用两体最大纠缠相干态作为量子信道,这样降低了实验上的困难。还对提出方案中最小平均保真度进行了详细的分析,在平均光子数为2的情况下,传输任意三体纠缠相干态的最小平均保真度比1仅仅小量级为10^-7的量。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
第一章绪论  7-19
  §1.1 量子纠缠态  7-11
    §1.1.1 量子纠缠态的度量  9-11
      §1.1.1.1 部分熵纠缠度  9-10
      §1.1.1.2 形成纠缠度  10-11
  §1.2 腔QED基础理论  11-13
    §1.2.1 Jaynes-Cummings(J-C)模型  11
    §1.2.2 反Jaynes-Cummings(A-J-C)模型  11-12
    §1.2.3 Tavis-Cummings(T-C)模型  12-13
  §1.3 量子通信中的基本理论  13-14
    §1.3.1 量子测量理论  13
    §1.3.2 Bell基测量  13-14
    §1.3.3 量子不可克隆定理  14
    §1.3.4 量子编码  14
  §1.4 量子通信中的主要研究方向  14-16
    §1.4.1 量子隐形传态  14-15
    §1.4.2 纠缠交换与纠缠纯化  15
    §1.4.3 量子密集编码与量子秘密共享  15-16
  §1.5 纠缠相干态  16-18
    §1.5.1 纠缠相干态的定义  16
    §1.5.2 纠缠相干态的度量  16-18
  §1.6 本文的主要工作  18-19
第二章双Jaynes-Cummings模型中的纠缠动力学  19-25
  §2.1 引言  19
  §2.2 纠缠度量方法  19-20
  §2.3 数值计算与理论分析  20-23
  §2.4 结论  23-25
第三章多体纠缠相干态的量子隐形传态  25-32
  §3.1 引言  25
  §3.2 传输方案  25-30
  §3.3 结论  30-32
全文总结  32-33
参考文献  33-37
硕士研究生期间发表或完成的论文  37-38
致谢  38

某些典型量子光学体系中纠缠态的研究

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