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一类dicke态的k-ME concurrence

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一类Dicke态的k-ME concurrence

作者：王腾朝河北师范大学

学位级别：硕士

量子纠缠是量子信息学中一种极为重要的物理资源,在量子通信及量子计算中起着关键作用。量化纠缠及探测纠缠是量子纠缠研究的主要内容之一。在量化纠缠方面人们提出了很多种方法。Concurrence是一种很好的两体纠缠度量。Gao等人提出了k-... 详细信息

量子纠缠是量子信息学中一种极为重要的物理资源,在量子通信及量子计算中起着关键作用。量化纠缠及探测纠缠是量子纠缠研究的主要内容之一。在量化纠缠方面人们提出了很多种方法。Concurrence是一种很好的两体纠缠度量。Gao等人提出了k-ME concurrence,并给出了k-ME concurrence的下界,用来度量多体纠缠。因为k-ME concurrence很好的满足纠缠度量的很多重要性质,为多体、高维量子态的纠缠提供了非常重要的度量方法。本文主要基于Gao等人提出的k-ME concurrence,计算了一类dicke态的k-ME concurrence。本文第一部分简要介绍了相关的背景知识,如量子态、纠缠态、密度算子等。第二部分介绍了度量多体纠缠的k-ME concurrence的定义以及计算方法。第三部分对一类dicke态计算了它的k-ME concurrence。

关键词：量子纠缠度量 k-ME Concurrence dicke态

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基于囚禁离子的dicke态的制备与探测

基于囚禁离子的Dicke态的制备与探测

作者：李满仓重庆大学

学位级别：硕士

纠缠不仅是量子信息科学极其重要的构成部分,而且是量子力学的一个最突出、最具有趣味的特点,同时作为一个紧要的资源,有着非常广泛的应用。所以,对于量子纠缠而言,制备量子纠缠态和探测纠缠态是极为关键的一个方面。量子纠缠往往被应... 详细信息

纠缠不仅是量子信息科学极其重要的构成部分,而且是量子力学的一个最突出、最具有趣味的特点,同时作为一个紧要的资源,有着非常广泛的应用。所以,对于量子纠缠而言,制备量子纠缠态和探测纠缠态是极为关键的一个方面。量子纠缠往往被应用于量子密集编码、量子隐形传态、量子机密共享、量子通信、量子计算等等方面,在量子信息学中起着主导核心作用。本文所写的主要内容是基于离子阱系统,在绝热通道的暗态演化下提出了制备任意比特的对称dicke态和纠缠探测dicke态的两个计划方案。本文分为四个章节。首先将研究问题的背景和理论基础放在了第一章节,其中理论基础涉及了量子比特、量子纠缠、纯态与混合态以及纠缠度量等基本知识。第二章节介绍了dicke态的一些基本特性和三种制备dicke态的方案,分别为通过非线性交叉克尔效应、通过STIRAP利用多级声子激发以及利用绝热演化通道制备任意比特的对称dicke态。在此,尤其是我们所提出的第三种制备方案相比于前两种方案有更多的优点,更有利于实验的制备。第三章节是我们自己的一些工作,首先粗略的介绍了一下探测纠缠态的重要意义。其次介绍了一种在离子阱系统中结合绝热演化暗态探测纠缠dicke态方案,方案中我们讲述了在一个混合的dicke态中如何分辨出含有确定激子数的目标dicke态。并且对于多粒子系统,我们也能够将这种纠缠探测方案技术应用其中。我们的方案对于探测过程的损耗,试验参数的不匹配以及探测效率低等因素不敏感,对于dicke态的保真度是有保证的,对于具体实验过程具有尤为重要的实践意义。在文章最后,简洁地总结了本文的工作,同时并简明扼要地展望了纠缠态的探测在量子信息科学中的运用和未来发展。

关键词：量子纠缠受激拉曼绝热技术 dicke态纠缠探测

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压缩算子导致的原子对称dicke态

邵阳学院学报（自然科学版） 2016年第2期13卷 25-29页

作者：张小龙刘真真陶汪燕重庆大学物理系重庆401331

在腔QED系统中,我们提出一种基于腔模压缩态实现多量子比特平衡dicke态的方案.此方案最后利用对腔模的真空状态检测确切实现平衡对称dicke态,由于最后腔模检测需为真空态,腔模-原子的相互作用过程可以通过虚激发过程实现.因此,该方案中... 详细信息

在腔QED系统中,我们提出一种基于腔模压缩态实现多量子比特平衡dicke态的方案.此方案最后利用对腔模的真空状态检测确切实现平衡对称dicke态,由于最后腔模检测需为真空态,腔模-原子的相互作用过程可以通过虚激发过程实现.因此,该方案中纠缠态保真度对实验参数的涨落不敏感.原则上该方案可以扩展到任意偶数个原子相互作用的情况.

关键词：腔QED dicke态压缩算子量子纠缠

能够突破标准量子极限的原子双数态的制备研究

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物理学报 2018年第16期67卷 20-27页

作者：郑盟锟尤力清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室北京100084 量子物质科学协同创新中心北京100084

所有经典的双模(两路径)干涉仪的相位测量精度都受限于1/N/(1/2)(其中N为参与干涉测量的总粒子数),这一极限被称为经典极限或标准量子极限.量子计量学最重要的目标之一是探索如何通过量子纠缠实现超越经典极限的测量精度.双数态是一种... 详细信息

所有经典的双模(两路径)干涉仪的相位测量精度都受限于1/N/(1/2)(其中N为参与干涉测量的总粒子数),这一极限被称为经典极限或标准量子极限.量子计量学最重要的目标之一是探索如何通过量子纠缠实现超越经典极限的测量精度.双数态是一种能突破经典极限的纠缠态,它由数目相等、不可区分的自旋朝上和朝下(双模)玻色粒子组成.通过光学自发参量下转换或囚禁离子内态的操控手段已实现了不到十个光子或离子的双数态.利用玻色-爱因斯坦凝聚体中原子的自旋混合过程,近年来也能产生多达几千个原子的双数态.但是这样制备的双数态的总粒子数的随机涨落过大,限制了它们的实际应用潜力.最近,我们通过调控原子凝聚体中的量子相变,实现了超过一万个原子的双数态的确定性制备.本文简要综述这一研究进展.

关键词：量子计量标准量子极限双数态 dicke态

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冷原子量子态的操控及其动力学研究

冷原子量子态的操控及其动力学研究

作者：刘真真重庆大学

学位级别：硕士

超冷原子的相关性质研究是当代物理学中一项重要的研究,同时也作为重要的资源,有着十分广泛的运用。然而,冷原子的实验条件要求很严格,虽然现在有关冷原子的实验条件已经达到了一个新的高度,但并不是十分普及,因此,对冷原子的理论研究... 详细信息

超冷原子的相关性质研究是当代物理学中一项重要的研究,同时也作为重要的资源,有着十分广泛的运用。然而,冷原子的实验条件要求很严格,虽然现在有关冷原子的实验条件已经达到了一个新的高度,但并不是十分普及,因此,对冷原子的理论研究和数值模拟显得十分的重要。本文对冷原子的有关研究包含以下几个部分:第一部分主要介绍了本文研究内容的理论背景知识,包含冷原子物理的发展及运用。第二部分提出了通过腔模压缩真空态产生确定的任意偶数个N原子的具有高保真度的平衡dicke态的方案,即在腔QED中用压缩算子的办法实现对冷原子的操控。第三部分基于旋转双组份BECs物理系统,我们通过数值分析研究发现,一维和二维情况下,组份间相互作用项和组份内相互作用项对旋转双组份BECs能谱结构产生相同的影响,随着相互作用的增大,系统的量子态发生跃迁的概率逐渐增大,但组份内相互作用的增大更易使系统的量子态发生跃迁,破坏系统的绝热过程。此外,相互作用的大小不仅可以影响旋转双组份BECs能级的变化幅度,其正负还可以影响能级的变化方向。而内部Josephson耦合常数大小可以影响旋转双组份BECs能谱的变化频率,但其正负值不能影响其能谱结构的变化。第四部分,在Rashba自旋轨道耦合背景下,我们通过数值分析,探讨了Rashba自旋轨道耦合和外部磁场引起的Zeeman效应对冷原子系统的影响。当自旋轨道耦合常数α很小时,Zeeman效应对能级的影响十分明显,而Rashba自旋轨道耦合对能级的影响相对较弱,但随着α的增大,Rashba自旋轨道耦合对能级的影响逐渐抵消了Zeeman效应对能级的影响,并且随着外加磁场的增大,需要更强的Rashba自旋轨道耦合才能抵消Zeeman效应对能级的影响,因此它们两者之间存在着明显的竞争机制。此外,我们通过数值分析还发现由外部磁场变化引起的Zeeman效应不会改变系统能谱的线性结构,而Rashba自旋轨道耦合会改变系统能谱的线性结构。

关键词：量子纠缠 dicke态玻色爱因斯坦凝聚自旋轨道耦合塞曼效应

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基于腔QED压缩算子导致的介观量子纠缠

基于腔QED压缩算子导致的介观量子纠缠

作者：陶汪燕重庆大学

学位级别：硕士

量子纠缠是量子力学中一个非常重要的物理概念，同时其也是量子力学不同于经典物理学中一个最奇特、最不可思议的特性。量子纠缠广泛地应用在量子信息和量子计算方面，所以研究纠缠态和制备纠缠态非常重要。量子纠缠广泛地应用在量子隐... 详细信息

量子纠缠是量子力学中一个非常重要的物理概念，同时其也是量子力学不同于经典物理学中一个最奇特、最不可思议的特性。量子纠缠广泛地应用在量子信息和量子计算方面，所以研究纠缠态和制备纠缠态非常重要。量子纠缠广泛地应用在量子隐形传态、量子密钥分配、量子密集编码、量子远程态制备、量子远程克隆等领域。量子纠缠在量子信息处理过程中是一个必不可少的有用工具。量子纠缠在量子通信中，保证了相距很远的双方的正常通信，同时它也保证了双方在通信中的安全。腔量子电动力学主要研究腔内量子化的电磁场和原子之间的相互作用。本文基于腔量子电动力学体系，提出制备介观高阶压缩纠缠态和制备多原子纠缠态的方案，即为本文研究的主要内容。本文分为三个部分，在第一部分中，介绍了量子信息学的基础理论，量子比特的定义，量子纠缠态的定义，量子纠缠态的分类，部分量子逻辑门以及量子纠缠在量子计算和量子信息中的一些重要应用;除此之外还介绍了量子相干态和量子压缩态的定义以及它们在量子力学中的一些应用。在第二部分中，对腔量子电动力学做了一些简介，其主要包括腔量子电动力学的基本原理，腔量子电动力学的分类，腔量子电动力学的主要参数以及原子与光场相互作用的全量子理论和描述原子与腔场相互作用的理想模型J-C模型。在第三部分中，首先介绍了在腔量子电动力学中如何制备多模相干介观纠缠态;然后介绍本文是怎样在腔量子电动力学中制备多模高阶压缩介观纠缠态;最后，介绍怎样制备原子的dicke态，制备原子dicke态的条件和介绍了一种检测腔模处于真空态的方法。

关键词：量子纠缠腔QED 压缩态 dicke态

偶极—偶极相互作用对双原子—腔系统稳态布居的影响

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偶极—偶极相互作用对双原子—腔系统稳态布居的影响

作者：徐文斌兰州大学

学位级别：硕士

近年来,由于激光冷却原子技术、高精度操控原子、实现原子和腔场强耦合以及量子多体纠缠态的制备和操控等方面的长足进展,在超小空间尺度内,光子与多原子相互作用的研究引起了人们极大的兴趣。原子间的合作效应与原子-光子相互作用的竞... 详细信息

近年来,由于激光冷却原子技术、高精度操控原子、实现原子和腔场强耦合以及量子多体纠缠态的制备和操控等方面的长足进展,在超小空间尺度内,光子与多原子相互作用的研究引起了人们极大的兴趣。原子间的合作效应与原子-光子相互作用的竞争,将会引起光与物质相互作用更加丰富和有趣的物理现象,而偶极-偶极耦合的双原子体系是理解相互作用的多原子体系的基础,因此对其进行深入研究是很有必要的。偶极-偶极耦合的双原子体系的本征态称为dicke态,或者说是集体态。在dicke态表象下,两个偶极-偶极耦合的二能级原子可以被视为一个有效的四能级赝粒子模型。本文采用主方程方法,在dicke态表象下,分别求解了相干激光场驱动两全同原子以及双原子-腔耦合系统的动力学方程,并且分析了偶极-偶极相互作用对双原子系统稳态能级布居的影响。对于双原子与腔的耦合情形,我们认为腔场是弱驱动的,在这种情形下我们以双原子-腔的T-C模型求解了耦合系统与环境相互作用时双原子系统能级布居期望值的动力学方程,对腔场情形下的稳态能级布居和相应的经典驱动场作用做了比较分析。

关键词：偶极-偶极相互作用双原子体系 dicke态主方程原子-腔系统

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多方参与的量子秘密信息传送方案研究

多方参与的量子秘密信息传送方案研究

作者：王宏基苏州大学

学位级别：硕士

由于量子通信在通信效率和安全性等方面具有超越经典通信的独特性质,使得量子通信在信息安全领域的应用范围越来越广泛。目前,量子通信理论研究不断完善,并朝着实用化方向快速发展。其中,量子信息传送作为量子通信的重要组成部分,其在... 详细信息

由于量子通信在通信效率和安全性等方面具有超越经典通信的独特性质,使得量子通信在信息安全领域的应用范围越来越广泛。目前,量子通信理论研究不断完善,并朝着实用化方向快速发展。其中,量子信息传送作为量子通信的重要组成部分,其在理论上的实现方案需要不断优化以提高效率,并降低实现难度。同时,环境中量子噪声的存在以及其与量子信息传送系统相互作用,会对信息传送过程产生不可忽略的影响。因此,本文主要研究了多方参与的量子秘密信息传送方案。（1）提出了一个基于Bell态和Cluster态的非对称量子对话方案。基于两量子比特Bell态和四量子比特Cluster态之间的纠缠交换关系,该方案能够使Alice传送给Bob的私密信息和从Bob收到的信息量不相等,从而有效地解决了现有量子对话方案只能传送相等容量私密信息的问题。所以,该方案更加符合真实的通信场景,并且有效地降低现有方案中存在的信息冗余。其次,进一步考虑基于单个控制方和多个控制方的场景,使得方案具有良好的可扩展性。（2）研究了噪声对并行量子密钥协商机制的影响。以多量子比特GHZ态作为并行量子密钥协商过程中的量子分发态,分别研究了四种量子噪声对其产生的影响,并分析了输出态的测量保真度与分发量子态的量子比特数和噪声系数之间的关系。（3）提出了基于多条路由路径实施dicke态共享的方案。方案中,源节点可以将待传送的dicke态以分流流量的方式,通过多条路由路径并行的隐形传送,这将减小某些中间节点的负担,降低网络拥塞。此外,方案仅仅要求两量子比特Bell态测量和单量子比特幺正操作。所以,方案对技术要求的复杂性较低,即方案的可行性更高、物理实现更容易。

关键词：非对称量子对话 Cluster态量子噪声量子隐形传态 dicke态

Cross-Kerr介质在量子信息中的应用

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Cross-Kerr介质在量子信息中的应用

作者：赵春然安徽大学

学位级别：硕士

上世纪90年代初,量子信息学作为一门新兴的学科逐步发展起来,主要包括量子计算和量子通信两方面。其中量子通信是以量子手段传递和处理信息,主要包括密集编码、隐形传态、量子克隆等方面,可以更高效地通信、绝对安全地传输信息以及实现... 详细信息

上世纪90年代初,量子信息学作为一门新兴的学科逐步发展起来,主要包括量子计算和量子通信两方面。其中量子通信是以量子手段传递和处理信息,主要包括密集编码、隐形传态、量子克隆等方面,可以更高效地通信、绝对安全地传输信息以及实现经典通信无法实现的一些功能。现在这些方面的探讨已逐步从理论走向实验。在量子通信中通常是以量子纠缠态为信息通道来实现信息的有效传送的,量子纠缠以其特有的量子特性,成为重要的信息资源。常用的多体纠缠态有GHZ态、W态、dicke态和Cluster态等,其制备方案相继出现。目前,人们提出了如核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance简称NMR)方案、腔量子电动力学(Cavity Quantum Electrodynamics简称腔QED)、光学系统、离子阱和量子点等实现量子通信物理系统,其中光学系统是较为理想的量子信息处理平台。但是由于光学系统本身的缺陷,光子之间很难直接相互作用,非线性cross-Kerr介质介入可以使光子间发生相互作用。研究发现利用多能级原子电磁感应透明(EIT)使得在弱光条件下就可以获得非常有效的cross-Kerr效应。本文主要讨论在线性光学系统中实现多体纠缠态的制备。在纠缠态制备过程中,我们利用信号模与探测模在cross-Kerr介质中发生非线性相互作用,通过选择合适的相互作用时间,采用非破坏的零拍探测,制备光子纠缠态。首先,我们提出了一个利用cross-Kerr效应结合零拍探测制备光子数dicke态。利用相干光场在cross-Kerr介质中进行相互作用,通过控制相互作用时间,并对探测模进行零拍探测,制备出四光子dicke态,同时还可以制备出W态。这个方案具有制备概率高、保真度接近100%的特点。另外,这个方案还可扩展用于制备2k个光子dicke态。其次,我们提出了一个利用cross-Kerr效应结合动量零拍探测制备四光子Cluster态的方案。在这个方案中采用了动量积分的零拍探测,比其它方案中采用的位置零拍探测方法对探测模的强度要求更低。与其它的利用cross-Kerr效应制备纠缠态的方案相比,不仅制备概率要高得多,而且既不需要消除相对相位,也不需要辅助粒子。最后,我们提出了一个利用cross-Kerr效应结合动量积分的零拍探测制备偏振四光子dicke态和w态的有效方案。具有制备概率高、保真度接近100%的特点,而且不存在消除相对相位的问题。这个方案可扩展用于制备2n个光子纠缠态。我们的方案仅用到量子光学实验中的PBS、BS等基本器件以及在实验室中可以实现的cross-Kerr效应。在探测光场的强度足够强时,对cross-Kerr效应强度的要求不是很大,这种强度的非线性利用电磁感应透明(EIT)在实验室中很容易获得;采用了比单光子探测更有效的零拍探测,实验的可操作性较强。

关键词： cross-Kerr效应零拍探测 Bell态 dicke态 W态 Cluster态量子纠缠