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原子系综在二次方相互作用演化下多体纠缠特性

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山东科学 2022年第2期35卷 124-130页

作者：王娅妮王明锋温州大学数理学院浙江温州325035

利用平均量子Fisher信息度量了在二次方相互作用下体系的相互纠缠的特性,同时也考虑了加上线性相互作用项后体系多体纠缠演化的特点,结果表明在线性和非线性共同作用下自旋体系的多体纠缠保持的时间更久。考虑了体系在噪声影响下的纠缠... 详细信息

利用平均量子Fisher信息度量了在二次方相互作用下体系的相互纠缠的特性,同时也考虑了加上线性相互作用项后体系多体纠缠演化的特点,结果表明在线性和非线性共同作用下自旋体系的多体纠缠保持的时间更久。考虑了体系在噪声影响下的纠缠产生过程,发现即便是有噪声的情况下,原子体系也还具有很高的纠缠度。这对于量子多体纠缠在量子精密测量和量子通信中的应用都有着极其重要的作用。

关键词：自旋压缩多体纠缠平均量子Fisher信息单轴扭曲二次方相互作用

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基于不确定关系的多体纠缠探测研究

邢台学院学报 2019年第4期34卷 173-174页

作者：焦志诚张悦颖邢台学院河北邢台054001 北京建筑大学理学院北京102616

主要通过不确定关系研究包含k个不纠缠粒子的量子态,并且基于不确定关系给出多体纠缠的一种探测方法,这种探测方法能够用来识别一些不包含k个不纠缠粒子的量子态.

关键词：多体纠缠方差不确定关系量子态

多量子位Heisenberg模型中纠缠的时间演化特性(英文)

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高能物理与核物理 2007年第5期31卷 509-512页

作者：田东平胡明亮西安邮电学院西安710061 西安交通大学理学院西安710049

研究了多量子位Heisenberg模型中纠缠的时间演化特性,并给出了平均纠缠度(C)和多体纠缠度Q的解析表达式．结果发现无论是对(C)还是对Q,随着时间t的不断增长,它们均先线性的增大,而后达到一近似稳定状态,并绕一平衡值做无规则的上下震荡... 详细信息

研究了多量子位Heisenberg模型中纠缠的时间演化特性,并给出了平均纠缠度(C)和多体纠缠度Q的解析表达式．结果发现无论是对(C)还是对Q,随着时间t的不断增长,它们均先线性的增大,而后达到一近似稳定状态,并绕一平衡值做无规则的上下震荡．若进一步考察N(C)则还可以发现,纠缠上下震荡的平衡值与Heisenberg链的长度几乎无关,而仅由它们的次近邻耦合常数J决定．

关键词： Heisenberg模型多体纠缠次近邻相互作用

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Grover算法中量子态的纠缠性质研究

Grover算法中量子态的纠缠性质研究

作者：尚冰健天津大学

学位级别：硕士

量子计算与量子信息是将量子力学和计算理论相结合而产生的一门新型的交叉学科。1982年,量子计算的概念被提出,其基础、原理以及重要的量子算法使得量子计算可以有效的解决一些经典计算机,甚至是图灵机模型不能解决的计算问题。量子计... 详细信息

量子计算与量子信息是将量子力学和计算理论相结合而产生的一门新型的交叉学科。1982年,量子计算的概念被提出,其基础、原理以及重要的量子算法使得量子计算可以有效的解决一些经典计算机,甚至是图灵机模型不能解决的计算问题。量子计算的巨大潜力使其迅速发展,并引起了物理学家、数学家和计算机科学家广泛的兴趣。Grover搜索算法是标准量子计算模型中较为成熟的算法,在无结构搜索空间进行搜索这一问题上,Grover搜索算法实现了二次加速。因为搜索问题的广泛性、普适性,所以引起了人们对Grover算法的极大关注。此类成熟的量子算法显示,量子计算机配合适当的量子算法,对经典计算机中的一些NP进行加速,这具有很大的意义。而从已验证过的量子算法中找出对NP问题加速的关键原因,对提出更多有意义的量子算法有着重要意义。量子纠缠是量子力学中的一个重要特性。一般认为,对量子纠缠的研究可以更好的理解量子力学的意义,更有益于开发出新的量子算法。而对于多体系统的一般状态而言,计算非常复杂,而某些特殊状态相对容易。综上本文利用分离度和纠缠度量的方法对量子状态的多体纠缠特性做了研究,之后给出了Grover搜索算法的动态工程中量子状态纠缠特性的定性和定量的描述,试图研究多体纠缠对算法加速的贡献。在研究Grover搜索算法时,还发现了另一种特殊的量子态,即为超图状态。超图状态也是多体系统特殊状态的的一种,它为量子状态与的超图间建立了桥梁。利用超图状态的纠缠特性,不仅可以帮助我们使用量子理论研究超图问题,也可以让我们可以使用超图理论研究新的量子态纠缠。本文首先介绍了一种计算超图状态中任意两个量子比特之间的Concurrence的方法,其中借助了几种特殊子超图的汉明权值用于计算。接着使用以上方法给出的Concurrence来定性和定量的分析几种特殊超图状态的任意比特对之间的二体纠缠特性。

关键词：量子计算量子搜索算法超图状态多体纠缠

激光操纵两成分玻色—爱因斯坦凝聚体的跃迁和纠缠

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激光操纵两成分玻色—爱因斯坦凝聚体的跃迁和纠缠

作者：李博湖南师范大学

学位级别：硕士

从1995年玻色爱因斯坦凝聚(BEC)在实验上被观测到以后,经过20年的研究,其性质已经被研究的较为透彻。处于这种状态的物质具有低的动量和长的相干长度,这能给我们捕捉和操控粒子带来很大的方便。利用它的这种特性,人们已经提出了很多操控... 详细信息

从1995年玻色爱因斯坦凝聚(BEC)在实验上被观测到以后,经过20年的研究,其性质已经被研究的较为透彻。处于这种状态的物质具有低的动量和长的相干长度,这能给我们捕捉和操控粒子带来很大的方便。利用它的这种特性,人们已经提出了很多操控BEC动力学的方案。但是,近年来在量子信息、量子计算等方面的实际应用给我们的操控尤其是速度提出了更高的要求,因为它要求我们对粒子的操控时间小于退相干时间,以此来保证粒子的相干性。近年来,随着激光技术的发展,脉冲激光做的越来越短,人们开始使用一种超快的脉冲激光来操控粒子并成功把单粒子的操控时间降到了ps的量级。在本文中我们尝试把这种超快激光应用到对多体两模BEC系统的动力学操控中,希望以此来提高我们操纵的速度。全文由四个章节组成,第一章是绪论部分,我们简要介绍了BEC的研究历史和现状,然后介绍了一个典型的研究两模受击BEC的quantum kicked top模型和BEC中的多体纠缠。第二章我们具体研究了一个受击的多体两内态BEC体系的动力学。通过量子微扰的方法我们求得了粒子在角动量本征态之间跃迁几率的解析解,通过解析解我们发现跃迁几率在一般情况下会随时间增加呈现一种振荡行为并保持为一个小值,但是有趣的是跃迁几率在特殊参数下会出现单共振和双共振的现象,在共振的情况下粒子跃迁几率随时间增加单调增长。而共振与否可以通过调节粒子间的两体相互作用强度或者激光脉冲的间隔来实现。利用这种现象,我们提出了一个在两个内态之间一个一个的输运粒子的方案和一个快速产生纠缠态的方案。第三章我们考虑给上述系统加上一个常用的周期驱动,看它的动力学会有什么变化。通过Floquet理论我们求得了这个周期体系的准能量,发现粒子存在对应于虚能量的不稳定态,并研究了粒子能量为实数的稳定性条件。在满足实能量条件之后,我们获得了粒子的准能谱,而且发现粒子能级会随偏置项强度的增长出现简并和去简并的现象,通过计算我们找出了简并点出现的位置。最后我们同样研究了这种情形下粒子在不同的角动量本征态之间的跃迁几率随参数的变化。第四章对本文的工作做了一个归纳和总结,并对使用超快的δ脉冲势激光操纵粒子动力学的前景做了一个简要的展望。

关键词：玻色-爱因斯坦凝聚体快速操控量子隧穿多体纠缠

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量子超图编码与纠缠度量研究

量子超图编码与纠缠度量研究

作者：马一平天津大学

学位级别：硕士

量子计算与量子信息是以量子力学和计算机科学为基础的信息科学。诸多量子算法的发现,展示了量子计算具有超越普通确定性图灵计算的巨大潜力,量子计算已经成为计算机科学领域较为前沿和备受关注的方向之一。而对于多体纠缠状态微妙属性... 详细信息

量子计算与量子信息是以量子力学和计算机科学为基础的信息科学。诸多量子算法的发现,展示了量子计算具有超越普通确定性图灵计算的巨大潜力,量子计算已经成为计算机科学领域较为前沿和备受关注的方向之一。而对于多体纠缠状态微妙属性的认知是量子信息技术的核心内容之一,但远未达到制备任意多体状态属性的最终目标。现已知一些作用于特定任务的特殊纠缠状态,如:团簇态,作为单程量子计算机进行量子计算的通用状态;GHZ状态和W状态,在量子通信中使用;稳定子状态,可用于量子计算中防止量子状态消相干。识别不同种类的纠缠状态极其重要。图状态可以描述包括团簇态、GHZ状态及稳定子状态在内的一系列纠缠态,但不能表示全部的纠缠态(如W状态)。Ionicioiu和Spiller提出了一个合适物理系统中将图编码到量子状态的公里框架,可以将图编码到图状态。之后,该框架又被推广到有向图和权重图。笔者导师和前辈的研究又进一步将图状态推广到超图状态以描述更多的量子状态。Kruszynska和Kraus近期提出了局域最大纠缠态,即与采用受控运算的局域辅助量子位形成最大纠缠的n量子比特状态。本文基于上述基础,对局域酉变换下,局部最大纠缠态、W状态与超图状态之间的关系进行了研究,并提出了一种编码权重超图为LME状态的方法。此外,本文还介绍了一种使用t-邻接子超图的Hamming权计算超图状态量子位t上的局域熵度量方法。利用该测量对超图状态的纠缠进行量化和描述,从而得出局域有变换下,多于两个量子比特的满秩超图状态和图状态的转换关系。

关键词：超图状态多体纠缠局域最大纠缠态熵度量

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惯性系与非惯性系中量子纠缠研究

惯性系与非惯性系中量子纠缠研究

作者：李亚洲江西师范大学

学位级别：硕士

量子态非经典性在量子信息处理,如量子纠缠在隐形传输、量子密钥分配、量子计算等中是十分重要的物理资源之一。最初的量子信息处理方案都是基于离散变量的量子体系提出的,而后基于连续变量的量子信息处理也引起了人们广泛关注,它对量... 详细信息

量子态非经典性在量子信息处理,如量子纠缠在隐形传输、量子密钥分配、量子计算等中是十分重要的物理资源之一。最初的量子信息处理方案都是基于离散变量的量子体系提出的,而后基于连续变量的量子信息处理也引起了人们广泛关注,它对量子光学、凝聚态理论中的量子通信与信息理论起着显著的作用。对于连续变量量子系统,此前高斯型量子态一直是人们研究的主要对象之一。然而,为更好地实现量子信息与量子计算任务,人们期望制备出高非经典性、高纠缠度、高隐形传输保真度、强抗退相干能力的量子态——这是目前量子信息研究中的重要课题之一,这使得人们的注意力主要集中在非高斯型纠缠态上。此外,在非惯性系中,对量子态的研究也越来越深入。基于此,本文研究了惯性系中非高斯纠缠态的非经典性和非惯性系中的多体量子纠缠。主要内容有:在惯性系中,首先通过把有涡旋结构的波包态拓展到一般情况,本文提出了一种非高斯纠缠态,即厄米多项式激发压缩真空态。它的归一化因子是一个简洁的,仅仅涉及到勒让德多项式的式子。利用坐标态表象、双模纠缠态表象和有序算符内的技术,本文推导出一般涡旋态对应的态矢。研究结果显示,在两种表象中,涡旋态都可以变形到厄米多项式激发压缩真空态。特别是,在坐标态表象中,导出了上述一般情况退化到特殊情况时的条件。同时,通过光子数分布和Wigner函数,本文研究了相应量子态在相空间中的统计特性。作为涡旋态的一个应用,文中考虑了相干态的量子隐形传输。研究结果显示,广义量子态的参数可以被用来调制光子数分布,涡旋态Wigner函数的负部和相干态的隐形传输保真度等。注意到光子扣除可以被用来产生有涡旋结构的量子态,因此,自然会有类似有趣的想法:是否可以通过光子扣除操作的叠加产生涡旋量子态?这是一个值得进一步研究的问题。在非惯性参考系中,基于单模近似及不同观察者处于加速的情况,本文考虑了Fermi四体系统的纠缠特性。为方便,只有理想情况被考虑,即系统与外界无相互作用。研究结果表明:(i)惯性系中最大纠缠态的纠缠会随着观察者的相对加速而减小;(ii)对于1到3个系统加速的情况,整体纠缠和部分间纠缠会随着加速参数r的增大而减小,而且当加速度趋于无限的时候,整体纠缠和部分间纠缠都不完全消失;(iii)当有四个观察者处于加速的时候,整体纠缠和部分间纠缠都将出现纠缠猝死现象;当加速参数增加到0.417时,整体纠缠变成0。此外,本文还对两种不同定义的整体纠缠作了比较。结果表明,对于一体加速情况,两整体纠缠差的绝对值随参数r增加而增加;对于两体和三体情况,两纠缠差绝对值随着加速参数r先增大后减小,分别在r?0.6798和r?0.512取最大值。

关键词： Wigner函数隐形传输涡旋态厄米多项式激发态保真度多体纠缠

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光晶格中超冷原子自旋纠缠的研究

信息安全研究 2017年第1期3卷 53-59页

作者：杨兵戴汉宁苑震生中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室(筹) 合肥230026 德国海德堡大学物理研究所德国海德堡69120

多粒子量子纠缠是进行量子计算的关键资源,近年来发展起来的光学晶格技术为操控大量超冷原子量子比特进行信息处理带来了机遇.介绍在超冷原子自旋比特纠缠实验研究中取得的最新进展.此工作为使用光晶格中超冷原子间纠缠进行量子计算奠... 详细信息

多粒子量子纠缠是进行量子计算的关键资源,近年来发展起来的光学晶格技术为操控大量超冷原子量子比特进行信息处理带来了机遇.介绍在超冷原子自旋比特纠缠实验研究中取得的最新进展.此工作为使用光晶格中超冷原子间纠缠进行量子计算奠定了实验基础.

关键词：量子计算多体纠缠超冷原子光晶格自旋量子比特

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基于认证技术的量子投票方案研究

基于认证技术的量子投票方案研究

作者：周宝民黑龙江大学

学位级别：硕士

投票是人们政治和生活中的重要组成部分.随着信息理论的快速发展,基于互联网的电子投票方案得到了广泛的应用.实际投票方案需要满足选民身份的匿名性,合法性以及投票信息的保密性.在目前的电子投票方案中,上述安全性需求大都由基于数学... 详细信息

投票是人们政治和生活中的重要组成部分.随着信息理论的快速发展,基于互联网的电子投票方案得到了广泛的应用.实际投票方案需要满足选民身份的匿名性,合法性以及投票信息的保密性.在目前的电子投票方案中,上述安全性需求大都由基于数学困难问题的经典密码学理论来保证.然而由于量子计算为部分数学困难问题的解决提供了高效的算法,这也为现有的电子投票方案带来了潜在的安全隐患.为了克服这一点,基于量子本身物理特性的量子投票概念被提出.在量子投票中,基于量子认证技术设计具体方案是重要的思想.然而现有分析发现目前的一些量子投票方案存在可用性和安全性问题.本文重新设计基于认证技术的量子投票方案,并分别利用纠缠态和非纠缠态,研究了两种量子投票设计方法.在基于纠缠态的量子投票研究中,本文首先由先前的文章总结出一种基于多体纠缠态局域测量的量子投票模型,随后指出该量子投票模型存在选民不能精准投票的可用性问题以及不诚实选民否认投票内容的安全性隐患.为了解决可用性问题,本文提出基于受控隐形传态的投票传输方法;为了提高安全性,本文给出取消有争议选民投票权和引入仲裁这两种可以防止选民否认的策略.在基于非纠缠态的量子投票研究中,本文引入了一种特殊的的量子正交直积态.基于同一正交直积态的不同粒子可以分别传输且具有非纠缠的性质,本文设计出一种新型量子投票方案.通过安全性分析可以发现,该方案能够抵抗拒绝服务攻击,联合攻击,截获重发攻击等攻击策略.同时该方案解决了实际情况下纠缠态制备困难的问题,提高了投票方案的实用性。

关键词：量子投票量子认证多体纠缠受控隐形传态正交直积态