动态Casimir链中的EPR导引和单配性关系研究

作     者：张梦欣 

作者单位：东北师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张雪

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070201[理学-理论物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：动态Casimir效应 超导量子比特 EPR导引 单配性关系 

摘      要：动态Casimir效应是一种通过改变边界条件或者介质的折射率来产生成对光子的现象,实现了虚量子涨落到真实光子对的转化。1970年,动态Casimir效应在理论上被预测到,从而引发了人们广泛的关注,许多的物理学家开始尝试利用实验去观测动态Casimir效应。2011年,借助于超导量子干涉器件(SQUID)端接的超导波导,Wilson等人首次在实验上验证了动态Casimir效应的存在。作为量子物理学领域的重要量子效应,动态Casimir效应为量子计算,量子器件制备等提供了重要的物理资源。由于动态Casimir效应产生的光子对是非经典的,所以其也经常被用作相干光源去研究量子关联,例如量子失谐,量子纠缠和量子EPR导引。EPR导引是介于量子纠缠和Bell非定域性之间的一类特殊的量子关联,多被用于研究单方设备不依靠量子信息。如果有两个远距离分离的系统Alice和Bob,对Alice进行非局域测量能够来远程操控Bob的状态,这称之为Alice对Bob的EPR导引。这种关联最大的特征在于它的不对称性,展示出Bell非定域性所不具有的方向性。目前有关EPR导引的研究,不论是在理论上还是实验上都获得了广泛的关注。并且随着多体EPR导引的发展,多个导引方不能够同时来导引同一个被导引方,这被称之为导引的单配性。导引的单配性为量子安全通讯提供了重要的物理资源。所以本文我们在超导量子网络的框架下,借助于动态Casimir效应得到了可控的多体EPR导引和相应的单配性关系。有趣的是,超导量子干涉器件(SQUID)的外部驱动通量可以被当作一个开关。如果关闭其通量,将不再产生和时间相关的边界条件,动态Casimir效应将会消失,传输线共振腔之间的相互作用也将会停止。如果再次将SQUID的外部驱动通量打开,系统状态随时间继续演化。我们可以在合适的时间关闭开关从而来得到想要的系统状态,获得不同类型的EPR导引和单配性关系。本文首先得到了双向或者单向的EPR导引,单向EPR导引的方向可以通过调节耦合强度或者失谐来反转,同时还实现了EPR导引的有序猝死。其次,本文不仅呈现出I型和II型的单配性关系,而且还可以通过调节失谐或者耦合强度来转换导引方从而实现单配性关系交换和轮换。本文所提供的参数范围为实验时器件的制备提供了重要的理论支撑,此外本文还非常有助于研究量子信息,为我们理解多体EPR导引在子通道鉴别,单边设备独立量子密码和量子隐形态传输等方面的关键作用奠定了基础。