【摘 要】
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Memory (non-Markovian) effect is found to be able to accelerate quantum evolution [S.Definer and E.Lutz, Phys.Rev.Lett.111, 010402 (2013)].In this work, for an atom in a structured reservoir, we show
【机 构】
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School of Physical Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China
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Memory (non-Markovian) effect is found to be able to accelerate quantum evolution [S.Definer and E.Lutz, Phys.Rev.Lett.111, 010402 (2013)].In this work, for an atom in a structured reservoir, we show that the mechanism for the speedup is not only related to non-Markovianity but also to the population of excited states under a given driving time.
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量子关联是量子通信中的重要组成部分,而实现远距离量子通信必须借助于基于原子量子存储的量子中继器,因此,波长与原子吸收线和光通讯窗口相应的量子关联的制备、操控与应用是量子通信研究领域一直受关注的焦点研究课题之一.多年来制备关联和纠缠光的方法是用光学参量下转换和倍频过程,而通过原子介质直接制备将为基于原子量子存储的量子中继器提供极大的便利.
基于四波混频的增益慢光技术可以产生超慢的匹配脉冲传输,这一实验方案方便我们分析群速度对量子纠缠和压缩光的影响,在量子信息处理和量子计算等方面都有重要的应用前景.我们小组在热的铯原子系统中,通过注入一束强的泵浦光和弱的探针脉冲,借助双A四波混频过程,首先实现了对两个慢光脉冲的操控.
多色多组份纠缠是量子计算、量子通讯和量子离物传态等方案的重要光学资源,是构建量子信息网络的基础,关于此方面研究,人们已提出许多的理论和实验方案.我们提出了通过两个并联级联倍频腔制备双色三组份纠缠的方案,由并联级联倍频过程实现了第一个倍频腔产生的二次谐波、第二个倍频腔的基频反射场和第二个倍频腔产生的二次谐波之间的三组份纠缠.
量子信息系统的不同节点对应着不同的共振频率,实现它们之间量子信息的存储、编码及传递需要具有不同频率的纠缠态光场,因而连续变量多色多组份纠缠态光场已经成为量子信息及量子通讯领域的重要资源.大量的理论和实验工作,例如量子计算、受控密集编码、量子成像以及量子离物传态等都是以它为基础的.本方案通过外腔光学参量下转换过程(OPO)级联I类相位匹配的倍频过程(SHG)可以获得连续变量四色四组份纠缠态.
低频信号精密测量在引力波探测、生物测量、磁场测量等方面具有重要的意义.压缩态光场是实现精密测量的一种重要资源.目前有多个方法利用它实现亚散粒噪声测量,其中一个方法就是利用多色本底光与压缩光干涉构成平衡外差探测进行测量.本文报道利用平衡外差探测的方法实现测量噪声的转移的实验实现.与单色本底光相比,利用双色本底光将测量频率为100kHz的测量噪声降低了5dB.
由非简并光学参量放大器产生的纠缠态光场是连续变量量子信息科学研究的重要资源.随着量子网络及量子计算的发展,人们需要更多组份纠缠态光场来完成更复杂的量子信息网络研究.一般的多组份纠缠态光场是将多个压缩态光场或者Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)纠缠态光场通过不同的分束器阵列耦合而成,这就需要同时制备多个经典相干的EPR纠缠态光场.我们实验中采用带楔角的非线性晶体,使非简并光学
弱值(weak value)以及弱测量(weak measurement)理论自上世纪八十年代提出以后,就一直受到科学家的广泛关注.无论在参数精密测量、量子态直接测量和基础物理学方面都取得了重大的进展.现有的弱测量理论和实验大部分都使用一阶关联函数进行测量,我们提出弱测量二阶关联函数的概念并利用纠缠双光子和非纠缠光的横向动量和位置关联特性进行分析.
连续变量量子密钥分发(CV-QKD)系统的一个关键指标为其安全密钥速率.但目前大多数针对CV-QKD系统的研究都忽略了数据后处理阶段的协商速度对系统性能的影响.我们分析了CV-QKD系统中各个环节(如量子信道通信、数据协商、密性放大等)以及某些关键参数对系统安全密钥速率的影响.
量子速度极限描述了具有特定能量的量子系统从某一初始状态演化到目标量子态所用的最短时间,涉及到量子力学的诸多应用前景[1].之前的研究表明[2,3],在单量子比特情形下,环境的非马尔科夫效应会对量子演化起到加速的作用.在本文中,我们将量子速度极限问题从单比特推广到多比特情形,并从中发现了一些多比特情形下量子速度极限所特有的性质,如即使是在马尔科夫(无记忆)环境下,系统的量子速度极限仍然会因为系统总能
分子马达做功原理及其能量转换机制的研究是一个涉及生物、化学、物理等多学科的重要课题.在近几年来,该方向的研究取得很大进展:一是实验结果越加精确.二是该方向的研究得到了多学科的普遍重视,研究工作开展活跃.我们分析了位相因子的各向异性对N个耦合分子马达定向输运的影响,并对数值结果进行了理论分析,得出了相应的近似理论解析解.结果表明,周期驱动力的增加使得耦合分子马达的定向运动受到抑制,而耦合分子马达的定