检索结果-南通市图书馆

作者：周晨渊宁波大学

学位级别：硕士

安鲁效应是弯曲时空量子场论预言的一个有趣的量子效应,其内容可表述为:真空中匀加速运动的粒子探测器可以探测到其周围存在热辐射,且该热辐射的温度正比于探测器的加速度。安鲁效应表明粒子的概念是依赖于观测者的,这使得人们需要对以... 详细信息

安鲁效应是弯曲时空量子场论预言的一个有趣的量子效应,其内容可表述为:真空中匀加速运动的粒子探测器可以探测到其周围存在热辐射,且该热辐射的温度正比于探测器的加速度。安鲁效应表明粒子的概念是依赖于观测者的,这使得人们需要对以往习以为常的粒子和真空的概念进行重新审视。研究非惯性粒子探测器与量子场的相互作用是研究安鲁效应的重要手段之一。自安鲁效应被预言以来,单粒子探测器(如原子)与量子标量场相互作用得到了广泛的研究,近些年来,关于该效应的研究还逐步扩展到多粒子探测器与量子场相互作用。最近,有学者研究了处于对称或反对称纠缠态的加速双原子系统与量子标量场耦合时的相互作用,发现原子系统加速时将展现出明显的热和非热性质。然而,真实的物理系统总是不可避免地与量子电磁场(而非量子标量场)发生相互作用。本文探讨真实物理背景下,即双原子系统与量子电磁场耦合时,加速运动对对称或反对称纠缠态关联的双原子系统辐射跃迁性质的影响及其与安鲁效应的本质联系。本文共分为四个章节。第一章为绪论,着重介绍什么是安鲁效应、安鲁效应的研究进展和现状;多原子系统的超辐射和亚辐射现象及其研究进展;本文的研究内容和意义。第二章中,我们分别从瞬时惯性观测者和共动加速观测者两个视角出发,即分别假定瞬时观测者处于真空中而共动观测者周围充满了安鲁温度的热辐射,计算这两种情况下与电磁场耦合的、处于对称或反对称纠缠态的加速双原子系统的跃迁速率以及平均能量变化率,并比较这两种情况下结果的异同,揭示纠缠态关联的双原子系统安鲁效应的特点。第三章中,我们探讨两种情形下与量子电磁场耦合的、处于对称或反对称纠缠态的双原子系统的跃迁速率和平均能量变化率:我们先从静态观测者视角计算静态双原子系统处于某一温度的真实热库中的平均能量变化率;然后从瞬时惯性观测者视角计算加速双原子系统在真空中匀加速运动时的平均能量变化率;最后借助数值分析方法比较两种情形中结果的异同,揭示安鲁效应中加速运动引起的热效应与真实热辐射引起的效应间的联系。第四章为总结和展望。

关键词：对称或反对称纠缠态安鲁效应匀加速运动超(亚)辐射电偶极相互作用

变换光学波导中安鲁效应的模拟与测地线透镜效应

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变换光学波导中安鲁效应的模拟与测地线透镜效应

作者：葛慧南京大学

学位级别：硕士

为了任意控制电磁波的传播路径,人们提出了变换光学介质的设计方法。一般变换光学介质是在人工超构材料中,通过改变材料的电磁参数,来达到控制电磁波的目的。目前,变换光学已经在隐身斗篷、幻想光学、完美透镜成像等领域产生新奇的应用... 详细信息

为了任意控制电磁波的传播路径,人们提出了变换光学介质的设计方法。一般变换光学介质是在人工超构材料中,通过改变材料的电磁参数,来达到控制电磁波的目的。目前,变换光学已经在隐身斗篷、幻想光学、完美透镜成像等领域产生新奇的应用。但是,这种通过改变材料的电磁参数来设计变换光学器件的方法,在材料的制备上面临很大的挑战。特别是在高频可见光波段,制备亚波长的结构单元是非常困难的工作。为了制备在可见光波段的变换光学器件,人们开始尝试在集成光学波导中,通过改变波导的几何形状参数来控制波导的传播常数,从而调控光子的传播特性。近年来,变换光学的方法逐渐被应用于引力场的模拟,有些科学家开始设计光学波导来模拟一些无法被直接观察到的天文现象,如模拟光子黑洞、爱因斯坦环、宇宙弦等。另一方面,由引力的量子效应所引起的霍金辐射、安鲁效应也是科学家们普遍感兴趣的问题。其中,安鲁效应是一种加速物体将周围环境视为热辐射浴的预测,温度与加速度的大小成正比。这一效应对验证加速探测器和原子的激发、非惯性质子的弱衰变以及加速粒子的轫致辐射等方面有重要的作用。但由于需要很高的加速度才能让安鲁温度达到可测量的值,目前很难通过实验直接探测到安鲁效应。有理论学家提出了通过变换光学波导来模拟安鲁效应的方法,但目前还没有人完成相应的实验验证。本文基于变换光学的理论模型,设计并制备出一种传播常数渐变的变换光学纤维来模拟安鲁效应中粒子的加速过程,并首次利用这种变换光学纤维与平面波导之间的泄露辐射,利用显微荧光成像成功地观察到了粒子加速所导致的泄露辐射,通过对辐射角度的精确测量,获得了不同加速粒子所对应的安鲁温度。本文主要研究以下几个方面:1、制备均匀的微纳小尺寸光纤,在实验上成功地观测到类似切伦科夫辐射的光纤辐射现象。进一步根据微纳光纤泄漏辐射所模拟的切伦科夫辐射的角度计算微纳光纤的有效折射率。这种方法可以被用来制作一种用于探测均匀微纳光纤的有效折射率的传感器。2、通过锥状的微纳光纤模拟有效粒子的加速运动。我们利用氢氧焰加热拉伸光纤的方法制备出微纳尺寸的锥状光纤,实验上观测到加速粒子的辐射现象。研究发现不同渐变锥状微纳光纤能很好的对应不同加速度的粒子,从而得到不同的安鲁温度。3、利用共形变换的方法,验证了光在平坦的渐变折射率薄膜波导中的传播等价于在均匀介质的弯曲光学薄膜波导中传播。根据这种等效关系,在折射率均匀的弯曲波导中设计测地线透镜,这种弯曲薄膜波导对光线具有聚焦作用,可以被用来作为一种片上光学器件。本文所研究的变换光学器件,不但可以模拟弯曲时空中的安鲁效应和测地线效应,而且也为集成光子器件提供了一种新的设计思路,有潜力在未来产生实际的应用价值。

关键词：变换光学切伦科夫辐射安鲁效应测地线透镜

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弯曲时空中的高斯量子关联

弯曲时空中的高斯量子关联

作者：刘丹丹辽宁师范大学

学位级别：硕士

近些年来,量子理论和相对论理论已经被迅速广泛地应用到信息科学和场论等多个学科中,并逐渐形成多个全新的交叉领域,成为科学研究新的生长点和研究前沿。人们希望对各学科基础性问题能够加深理解,从这些交叉领域中能够发现各学科之间的... 详细信息

近些年来,量子理论和相对论理论已经被迅速广泛地应用到信息科学和场论等多个学科中,并逐渐形成多个全新的交叉领域,成为科学研究新的生长点和研究前沿。人们希望对各学科基础性问题能够加深理解,从这些交叉领域中能够发现各学科之间的内在联系,从而得到新的科学理念,并且取得重大突破。由于世界本质上是引力的,因此有必要理解弯曲时空中的量子现象,这便催生了相对论量子信息。所以,经典信息学、量子力学、相对论、量子场论、热力学、统计物理、以及量子光学等交叉学科形成了交叉学科。与此同时,因为交叉科学的综合性和跨学科性,所以必将会产生新技术和新方法,并且其会对解决人类面临的众多复杂的科学问题有所帮助。首先,因为不同类型的量子关联在引力系统中表现出不同的性质,所以有必要选择合适的量子资源来处理相对论量子信息任务。在这里,我们对史瓦西时空中不同类型的量子关联进行了分类,包括量子导引、纠缠和失谐。我们找到了在史瓦西时空中不同类型的量子关联存在的参数区域和条件。我们还发现了存在量子纠缠却不存在量子导引的参数区域和条件,以及存在量子失谐却不存在量子纠缠和导引的参数区域和条件。这些结果对指导相对论量子信息任务有一定的意义。其次,我们研究了在史瓦西黑洞背景下连续变量的量子失谐,经典关联和它们的单配性关系。我们发现,随着霍金温度的增加,由测量模A得到的高斯失谐会出现冻结现象,然而测得的模B所得到的高斯失谐则会减小为零。有趣的现象是基于模B测量的经典关联不受霍金辐射的影响并且保持不变,而基于模A测量的经典关联随霍金温度的增大而减小。此外,我们发现量子和经典关联之间的两个单配性关系,这也就意味着由于霍金效应,量子关联转变为了经典关联。这表明在史瓦西黑洞中量子关联并没有消失,只是从一种形式转换成另一种形式。这对于在量子关联视角下理解黑洞信息悖论有着重要的意义。最后,我们还研究了非惯性系中相干光场和费米子场之间的纠缠。与经典关联不同的是,纠缠态随相干态振幅的增大而从零增加到渐近值。其渐近值等于非惯性系中两个费米子之间纠缠的值。这意味着较大的振幅有利于纠缠对抗安鲁效应。此外,我们还发现相干光场和费米子场之间的纠缠不会随着加速度趋于无穷大而减少到零,而玻色子纠缠态在加速度趋于无穷大时完全消失。因此,相干光场和费米子场之间的存活纠缠可以用来处理相对论量子信息任务。

关键词：黑洞安鲁效应量子导引量子纠缠量子失谐

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非惯性系中的量子导引关联

非惯性系中的量子导引关联

作者：刘统华湖南师范大学

学位级别：硕士

相对论量子信息作为信息论、量子力学、广义和狭义相对论、量子场论的交叉学科。它主要研究相对论效应、时空结构对量子态的存储、传输和操控及应用等量子信息处理任务的影响。本文对非惯性系中的离散和连续的量子系统中的量子导引这一... 详细信息

相对论量子信息作为信息论、量子力学、广义和狭义相对论、量子场论的交叉学科。它主要研究相对论效应、时空结构对量子态的存储、传输和操控及应用等量子信息处理任务的影响。本文对非惯性系中的离散和连续的量子系统中的量子导引这一量子关联进行了研究,主要完成了以下工作:首先,我们考虑了离散变量系统中由两能级原子组成的Unruh-Dewit-t探测器模型,研究了整个探测器系统的量子态的动力学演化和加速度以及其他参数对量子导引及其不对称性的影响。假设探测器其中一个保持静止(Alice),另一个保持匀加速(Bob),并且Bob的探测器会局域地与外部标量场相互作用,从而在相互作用表象中得出系统的演化方程。由于离散变量系统中的量子导引至今为止未能有一个统一的度量方式,根据***和***分别提出的离散变量系统中的两种量子导引的度量计算了探测器系统的量子态之间的量子导引,并且在他们的工作基础上提出一种范围更加紧密的导引度量。其次,我们研究了地球引力场的存在对地面与卫星之间的量子态的高斯量子导引的影响。假设由地球上的Alice发送激光束到卫星Bob,且激光束挑选成高斯波包的形式,因此Alice和Bob之间的量子系统是连续变量系统(高斯量子系统)。研究了Alice和Bob之间高斯量子导引在地球引力背景的影响下引起的变化。另外,在这个背景下,还对高斯量子纠缠进行了分析。由于地球是一个球对称的星体并且拥有自转,因此采用Kerr度规描述地球周围的时空背景。最后,我们知道一个加速观测者在闵氏真空对应着一个在黑洞外界的静态观测者处于Hartle-Hawking真空。同样地,一个静态的观测者在闵氏时空对应着自由下落的观测者在史瓦西时空。因此,根据等价原理,量子导引在加速系下的动力学演化原则上能够被分析到霍金辐射效应下的量子导引的动力学演化。

关键词：相对论量子信息量子导引安鲁效应