腔QED中的量子纠缠态及其应用研究

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量子信息理论已成为现代物理学和信息科学中最前沿的学科之一,并以空前的速度发展,取得许多骄人的成绩.纠缠在量子信息理论中有着举足轻重的地位.“纠缠”被用来表征组成系统的态不能够被分解为系统的子系的态的直积形式.纠缠意味着分离的两个子系统之间的关联,说明了量子的非局域性现象.另一方面,纠缠也是进行诸如量子计算、量子纠错、量子稠密编码和量子隐形传态等量子信息工程的重要资源.因此,对量子纠缠问题作深入的研究,如,如何制备量子纠缠态,如何量度量子纠缠态的纠缠程度,环境对量子纠缠的影响等,成为我们研究的一个重要任务.本文将重点研究量子纠缠态的制备,量子纠缠的动力学演化以及量子纠缠态在量子通信中的应用. 全文共分为七章.第一章回顾量子纠缠的发展历程,以及量子纠缠的研究进展和现状;第二章简单介绍量子纠缠的有关理论,包括量子纠缠态的定义,量子纠缠态的度量及纠缠的判别,此外,还介绍了几种在量子信息中有重要意义的纠缠态;第三章阐述有关腔QED的基本理论,这也是我们工作的重要基础.四—六章是我们独力的工作.在第四章中,我们研究了如何在与腔相互作用的原子系综之间制备双模压缩相干叠加态,并讨论了所制备态的非经典性质;第五章中,我们讨论了环境对纠缠的影响,研究了两个全同二能级原子同时与单模耗散腔场发生大失谐相互作用时,原子-场系统、两原子子系统的线性熵演化,以及原子的初始状态与腔的耗散因素对各线性熵的影响;第六章,我们提出了一个利用耦合双原子同时与大失谐的双光子Jaynes-Cummings模相互作用实现量子信息转移的方案.第七章,我们对全文作了简单的总结,并对量子纠缠态的应用前景作了一些展望.
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