一、广义Kerr介质奇偶相干态中相位算符的压缩性质(论文文献综述)
种诗尧[1](2021)在《多光子Jaynes-Cummings模型中的量子崩塌-复苏与能级-路径纠缠效应》文中指出光与物质的相互作用是物理学中十分重要的一大主题。Jaynes-Cummings模型是描述光与物质相互作用的最重要的模型之一,它描述了单模量子化电磁场与二能级原子的相互作用,在旋转波近似下精确可解,是量子光学中最简单但又能给出非平凡结果的模型,具有许多半经典模型所不能预言的性质,例如量子真空Rabi振荡、原子布居反转的量子崩塌与复苏效应等等。量子崩塌与复苏效应是Jaynes-Cummings模型中具有代表性的性质,与半经典模型只能预言布居反转的崩塌不同,复苏效应直接体现了参与相互作用的光场的量子性。在第三章中,我们研究Jaynes-Cummings模型的多光子跃迁情形,分析其与粒子物理中的超对称具有相似性的李代数结构,超对称是关于费米子与玻色子的对称性,我们由此定义了光与原子相互作用的玻色型和费米型量子态。当哈密顿量中的频率失谐为零时,这两种量子态拥有相同的能量本征值,此时,多光子Jaynes-Cummings模型的哈密顿量在超对称变换下保持不变。虽然粒子物理的超对称迄今为止并没有被发现,但超对称作为一个理论框架,作为一种优雅的数学结构,在量子光学领域,它存在的踪迹也能呈现。在第四章中,我们利用几率幅和缀饰态两种方法求解了多光子Jaynes-Cummings模型,研究了在不同光场量子态驱动下的原子布居数反转随时间的演化特性。分析了在不同情形下,原子布居反转出现或者不出现量子崩塌与复苏效应的原因。我们还发现,在满足特定条件的情形下,量子崩塌与复苏效应可以长时间存在。我们分析了三种不同条件情形之下,量子崩塌与复苏效应长时间存在的原因。简述了多光子量子崩塌与复苏效应在量子计算与量子信息领域潜在的应用价值。在第五章中,我们将多光子Jaynes-Cummings模型拓展到原子运动情形,运动原子与光场相互作用会诱导产生一个等效的非阿贝尔规范矢量势,在这一等效规范矢量势的作用下,原子内部能级与整体质心的运动轨迹纠缠在了一起,原本只在时域出现的量子崩塌与复苏效应可以在原子运动轨迹的空间域上出现。此外,我们还从最小作用量原理出发,推导出了一般电磁场的能量-动量张量及自旋流密度张量的表达式,计算了金属与介质界面、Partity-time对称界面、磁共振介质界面上表面等离极化激元的自旋流密度,并阐述其潜在的纳米力学效应。随着量子光学与冷原子物理实验技术的不断发展,前人预言的各种量子光学效应大多在实验上得到了验证。因此研究人员需要提出一些更精细的效应,本文所研究的多光子及长时间量子崩塌与复苏效应以及在诱导出的等效非阿贝尔作用势下,原子的能级-路径纠缠效应正是这样的量子光学精细效应。我们之所以提出和研究这些精细效应,一方面是可以提供对理论原理和实验手段之间的彼此检验,另一方面为设计光量子器件提供新的原理机制。
高伟超[2](2020)在《纠缠光子源的制备及其在量子信息中的应用研究》文中进行了进一步梳理量子信息科学作为一门新兴交叉的前沿科目自其诞生到现在已经得到了长足的发展,其有效的结合量子力学和经典信息科学来实现对信息以超越经典的编码、传送和计算等能力。而其中光子纠缠态不仅作为核心元素为其提供了宝贵的资源,还展示出比之其他系统的独有优势,包括:纠缠光子源的稳定易制备;以光子作为载体编码不易与环境发生相互作用,其具有较强的相干性;光子有良好的适用性,绝大多数的实验操作都可以在室温下完成,光信息处理也是最早被用于量子通信和量子计算的物理实验系统之一。基于此,本文主要阐述了利用线性光学平台在实验上通过参量下转换过程制备了高亮度的纠缠光子对和较为完整介绍了几种常用来优化制备纠缠光子源的实验系统,并利用这些纠缠光子源来完成一些量子信息、量子计算中的研究课题,本文的研究成果如下:1.实验上实现利用避错编码方案完成单光子量子比特的高保真度传输。我们在实验上实现了使用避错编码的方法将单光子量子比特在噪声信道中忠实地传输,此过程既不利用辅助光子也不使用纠缠光子资源。比特编码过程中我们使用路径不对称极化干涉仪将光子的偏振编码转换到时间仓编码,通过解码测量后可以以100%的高保真度实现单光子量子比特的确定性传输。另外,实验结果分析显示时间仓编码的量子比特对集体噪声有良好的免疫能力,这为量子信息科学中的远距离量子态传输和单向量子通信铺平了道路。2.基于单光子系统在实验上模拟研究一般宇称-时间(P-T)对称动力学的动态演化。在现代量子物理学领域,奇偶时间对称性取得的各种理论和实验进展是非常巨大的,并激发了许多新的应用。尽管已经在许多量子系统中探索了奇偶时间对称性,但其在单光子系统中进行量子模拟的演示仍然难以捉摸。在这里,我们在实验上实现了基于单光子系统在量子计算框架中的一般奇偶时间对称两级动力学演化,其中使用辅助量子位对系统进行了扩张,并对具有后选的非厄米特哈密顿量的子系统进行了编码。当仅考虑成功的宇称-时间对称演化子空间时,可以以高保真度观察到单光子状态(qubit)动态演化。由于该方法的成功实现,我们的工作为进一步利用奇偶时间对称哈密顿量的奇异性质进行量子模拟和量子计算提供了一条途径。3.利用微腔-量子点系统的非互易特性实现纠缠纯化和纠缠浓缩最大纠缠态的分发是长距离量子通信中的关键技术。特别是高保真度的纠缠分发依赖于有效的纠缠纯化和纠缠浓缩手段。在本研究中,我们提出一种可行的方法,通过使用回音壁模式微腔和量子点耦合系统,完成A型三能级纠缠量子点的纠缠纯化和纠缠浓缩。利用探测光的输入—输出过程,我们设计了一个奇偶校验门,该奇偶校验门允许对远距离基态纠缠的量子点进行量子非破坏测量。而且,可以从混合纠缠态或部分纠缠态中提取出高保真最大纠缠态集合。所提出的应用方案具有高保真度和可集成化的优点,可以利用当前的实验技术进一步应用于量子中继器和量子网络。4.利用交叉克尔非线性实现无限步二维量子行走。量子行走是经典随机行走的量子模拟,它为量子计算和量子模拟提供了强大的工具。然而到目前为止,基于光子系统的量子行走的实验性实现迄今仅限于一维或小规模的二维演化,这对于一些复杂量子计算任务进一步应用无法满足需求。在此,我们通过利用光子的轨道角动量和由交叉Keer非线性产生的辅助相干态的相位信息,从应用角度上提出了二维无限步可行的应用方案。通过数值模拟表明,合适的参数设置可以确保二维网格中无限步行走的测量成功概率接近100%。
刘京[3](2015)在《量子度量学》文中指出经过近百年的发展,量子力学已经从纯粹的思辨科学走向了技术领域。近年来,由量子力学衍生出的新型技术已经渗透到通讯,电子等诸多应用科学中并逐步发挥作用。量子度量学,作为量子技术的一个新兴分支,也逐步显露出巨大的发展潜力。在此背景下,本文以Cramer-Rao理论为核心进行了量子度量学理论的相关研究。在第一章中,我们首先简要介绍了量子度量学的发展,回顾了经典参数估计中的Cramer-Rao不等式并介绍了其证明过程。在此基础上,我们利用矩阵形式的柯西-施瓦兹不等式,详细推导了量子情形下单参数与多参数估计中的Cramer-Rao不等式。在单参数估计中,参数精度的下限为量子Fisher信息的倒数,而在多参数估计中,这一下限为量子Fisher信息矩阵的逆矩阵。正是由于这些不等式的存在,量子Fisher信息与量子Fisher信息矩阵成为了量子度量学理论中评价具体物理系统参数估计潜力的重要指标。在第二章中,我们介绍了量子Fisher信息与量子Fisher信息矩阵的具体计算方法。与过去多数只讨论密度矩阵满秩情况的推导不同地是,在这一章的推导中我们强调了含参数密度矩阵可以是不满秩的,也就是说,它可以有零本征值存在。对于这样非满秩的密度矩阵,我们证明量子Fisher信息与量子Fisher信息矩阵均可以仅用密度矩阵支集内的本征值与本征态表示,而无需支集外的本征态。紧接着,我们讨论了对称对数导数的计算。从Lyapunov表示出发,我们推导出了一种新型的基于密度矩阵反对易子的对称对数导数表示方法。与Lyapunov表示一样,该表示方法是与表象无关的,无需强制在密度矩阵本征空间中计算。另外,在某些情况下,比如密度矩阵与其偏导数的n阶反对易呈现出周期性或可截断时,这一表示方法会显示出极大的便利性。利用这一方法,我们给出了所有二能级系统下对称对数导数以及量子Fisher信息的表象无关的一般表示方法。幺正参数化是量子度量学中的一种常见的参数化方式。它广泛存在于以光学或原子干涉仪为平台的度量学过程中。在本文第三章中,我们着重讨论了幺正参数化下的量子度量学理论。我们首先引入了一个仅与参数化过程以及待估计参数相关的系统特征算符H。在H算符的帮助下,量子Fisher信息及量子Fisher信息矩阵的计算被拆分为两个过程,首先是H算符的计算,其次是该算符在初态本征空间中的矩阵元。对于初态为纯态的情况,量子Fisher信息与量子Fisher信息矩阵可简单地表示为该算符在初态下的方差与协方差矩阵。在详细讨论了H算符的计算之后,我们将该方法应用于两个不同的情境中。第一个情景是初态为指数形式的量子态。对于这一类型的量子态,我们给出了咒算符以及量子Fisher信息的解析表达式。第二类情景为一系列的物理系统,他们的共同特征是系统中存在一个V算符,该算符为常数或守恒量。对于这类系统,我们详细介绍了H算符的计算方法并给出其解析解。为了更加形象地展示这一情景,我们以自旋系统和光力(Optomechanics)系统为例进行了研究,讨论了其中的度量学问题。在第四章中,我们主要讨论了光学干涉仪中的量子度量学问题。首先我们详细介绍了Mach-Zehnder干涉仪的基本构成及其量子表示。然后,我们详细讨论了一种初态情景,该情景中干涉仪的一个输入端口输入的是具有奇偶性的态,而另一端则可以是任意的量子态。我们给出了该情境下量子Fisher信息的解析表达式。利用此解析表达式,可以得到优化参数估计精度的初态相位匹配条件。在该条件下,量子Fisher信息对于初态相位可以达到最大值。除此之外,我们也讨论了非平衡分束器以及干涉仪中有光子损耗下的相位匹配条件。干涉仪中的多相位估计问题一直以来都是量子度量学中的一类重要问题。除了单相位估计,第四章也讨论了多相位估计问题。我们首先将纠缠相干态进行了多模推广,随后以这一广义纠缠相干态为初态进行了多相位估计。通过计算线性与非线性参数化下的量子Fisher信息矩阵,我们得到了待估计相位总方差下限的解析解。跟利用纠缠相干态进行独立相位估计的方案相比,广义纠缠相干态给出的精度下限对相位数量的敏感性更低,这意味着广义纠缠相干态在相位数量比较庞大时比独立估计更具优势。第五章为本文结尾,我们在其中对本文的主要内容做了回顾和总结,并展望了量子度量学未来的发展前景。
王帅[4](2013)在《非高斯压缩态及其非经典性质的研究》文中指出在量子光学和量子信息学中,光场的非经典性质一直以来都是一个备受关注的研究课题.一般地来讲,光场非经典性质是通过一些具体的量子统计特点体现出来的,如光场的反聚束效应、亚泊松光子统计、光场的压缩特性及Wigner函数的部分负分布等等.其中,由于Wigner函数具有准概率分布函数的性质而不是严格的概率分布函数,故可正可负.对于准经典态(如典型的相干态),其Wigner函数值总是非负,而Wigner函数取负值则是量子态具有非经典特征的直接判据.为了寻找新的具有非经典性质的量子态,已有不少作者提出了各种产生非经典态的方案.最常见的一种方法就是利用量子力学中的态叠加原理,例如利用Fock态、相干态、压缩态、平移数态等来产生叠加量子态.另一种方法就是将一个算符作用在一个参考态上,比如说,通常的压缩态可以通过压缩算符作用在相干态上产生.近年来,对某态通过光子增加或光子扣除也可以诱导出具有非经典性质的态(如光子增加相干态).实际上,上述所涉及到的态大多数不是高斯量子态.所谓高斯量子态,是指其相空间Wigner分布函数具有高斯形式的量子态.近年来,随着实验技术的发展,实验和理论物理学家也在尝试利用非高斯态作为信息载体.发现了它们在量子计算机中的潜在应用,同时可以改善隐形传输、克隆和存储等.考虑到压缩是量子信息中各种重要协议的主要资源,特别是具有非经典特性的非高斯压缩态在量子信息领域中的潜在应用引起了人们的特别关注.目前,理论上和实验上,研究和产生非高斯压缩态是量子光学一个重要的课题.基于非高斯压缩态的重要性,本文主要针对高斯型压缩态进行一些非高斯性操作,产生一些新的非高斯压缩态,并研究其非经典性质.本文的内容章节安排如下:第一章简要介绍一些量子光学的理论基础.简要回顾范洪义教授提出的有序算符内的积分技术(IWOP技术)的基本理论,并用该技术从新的角度重新认识描述光场的量子态,如相干态、压缩态等常见的量子态.最后,给出了光场量子态非经典性质的一些判据,如亚泊松光子统计、光场的压缩特性及Wigner函数的部分负分布等.第二章基于Mandel和Wolf所提出的一般压缩算符(双参量压缩算),我们利用一个特殊的双参量压缩算符V (r,κ),证明了该双参量算符V (r,κ)具有压缩转动效应,提出了产生它的一个实验方案,进而构造一类具有压缩增强性质的新压缩态.其次,利用三参量的菲涅耳算符(也是一类压缩算符)来解决含时Hamiltonian量的动力学问题,我们发现某些特殊的含时Hamiltonian量可以通过幺正变换的方法予以解决.对于这类特殊的含时Hamiltonian量的动力学问题,利用菲涅耳算符我们建立了一组偏微分方程,通过这组偏微分方程来确定的菲涅耳算符中的四个参量(只有三个是独立的),从而就实现了含时Hamiltonian量变换为标准不含时的谐振子的情况.第三章首先细致地分析了光场一般高斯态的光子数分布,特别是平移压缩态的情况,进一步阐明了光场压缩态的相因子对光子数分布的影响.而后通过两种典型的非高斯操作,光子扣除和增加,分别引进了光子扣除和光子增加平移压缩热态,并给出它们的光子数分布.研究结果发现,平移压缩热态、光子扣除和光子增加平移压缩热态,它们的光子数分布都是态中θ/2复合相角的周期性函数,且周期均为π.与平移压缩热态相比较,这两种非高斯压缩态的光子数分布的峰值向大光子数方向移动,且变的更宽阔.特别是在小压缩和小平移的情况下,且当θ/2=π/2时,通过光子扣除或增加操作,可以产生新的光子数可控的非经典态.第四章研究了光子扣除平移压缩热态(PSDSTS态)和光子增加平移压缩热态(PADSSTS态)的相敏感非经典特性,以及这些非经典性质与非高斯性之间的关联.结果发现它们的Q参量、正交压缩、光子数分布、Wigner函数负部体积以及态的保真度都是复合相角θ/2的周期性函数,且周期为π.特别地,我们证明了PSDSTS态和PADSSTS态的相敏感非经典特性与它们的非高斯性具有相同的变化趋势.因此,光子增加、光子扣除诱导出的非高斯性一般都是非经典的.第五章,我们研究了光子调制压缩热态,即ta+ra作用于压缩热态所得的非高斯态的非经典特性,以及它在阻尼通道中的非经典特性的演化.证明了当热光子nˉ=0时,光子相干操作ta+ra,单光子扣除操作a以及单光子增加操作a,这三种非高斯操作作用于压缩真空态是等价的,结果态都是单光子压缩态.与压缩热态相比,光子调制压缩热态的压缩变弱了,但是其在弱压缩和小热光子数量的情况下却呈现了亚泊松分布,这一非经典性质.基于Wigner函数在阻尼通道模型中的演化,我们发现通过调节ta+ra中r值(即增光子的比例),可以改变光子调制压缩热态的退相干时间.其退相干时间随r值增加而延长.
吕菁芬[5](2011)在《叠加相干态的相关讨论》文中指出量子光学的发展依赖于我们对光学领域非经典性质的了解。近来,相干态的叠加由于其显着的效果引起了人们的广泛关注。我们知道在研究微观粒子时通常用量子力学的思想,而态叠加原理是量子力学区别于经典力学的重要原理,对于宏观态的猫是否适合于态叠加原理,正是宏观与微观的划分,是使用经典力学还是量子力学的划分,因此,薛定谔猫态可看成是经典和量子的分界线。本文主要就薛定谔猫态以及激发奇偶猫态的性质做了论述,最后基于双光子扣除压缩真空态与压缩猫态之间有很好的相似性这一点,对于任意光子扣除或增加压缩真空态,它与压缩猫态之间是否仍然有很好的相似性,保真度在一定条件下是否趋于1等问题进行了详细讨论。研究表明:无论是光子增加还是光子扣除情况,最大保真度都随光子增加或扣除数目的增加而增加,且最大保真度对应的猫态振幅也增加;然而,对于相同数目的增加与扣除光子数情况,光子增加情况下的最大保真度所对应的猫态振幅比光子扣除的要大,而最大保真度略小一些。分析得出:尽管目前实验上光子增加比扣除要难实现,但光子增加也可成为获得大振幅猫态的一个有力手段。
王菊霞[6](2008)在《原子—腔—场系统中量子纠缠信息交换、传递与保持的机理研究》文中提出量子纠缠信息的交换、传递与保持问题,是当前量子光学与量子信息学领域的前沿重大课题之一,其成果在量子通信与量子光通信等高科技领域具有广阔的应用前景和重大的应用价值。本文利用全量子理论,对多种“原子-腔-场”相互作用系统中量子纠缠信息的交换、传递与保持问题进行了系统研究,由此获得了一系列既不同于现有报道又具有重要意义的新的结果和结论。本文的主要的研究结果如下:1.采用数值计算的方法,研究了两个偶极-偶极相互作用的耦合双能级原子分别与单模奇相干态光场、单模偶相干态光场以及两态叠加单模Schr?dinger-cat态光场相互作用系统中原子与腔场之间的量子纠缠度的时间演化特征。结果表明,场-原子系统量子纠缠度的时间演化特性不仅与光场的初始平均光子数、场-原子之间的耦合强度、原子-原子之间的耦合强度以及频率失谐量等密切相关,而且还与原子的初始状态有关,并完全由这些因素共同决定。一般而言,纠缠度的时间演化普遍呈现出振荡性;并且在初始强场的条件下,场-原子之间的纠缠与退纠缠现象周期性的交替出现,且存在量子干涉现象;随着场-原子之间耦合强度的增大,量子纠缠不规则振荡的周期逐渐减小;当原子-原子之间耦合强度取某些定值时,量子纠缠度的时间演化会呈现出周期性的崩坍-回复现象,当原子-原子之间偶极-偶极相互作用较弱时,量子场熵演化规律与单光子J—C模型的情形相似,当偶极相互作用足够强时又与双光子J—C模型的特征相似。通过控制影响因素,尽可能使原子与光场较长时间处于较大程度的纠缠态,将有利于量子纠缠信息的传递。2.建立了由多个相互独立的“原子-腔-场”相互作用系统的物理模型。利用全量子理论,分别研究了M个单原子分别与M个单(多)模光场依赖于强度耦合的单(多)光子相互作用过程、M个耦合双能级原子分别与M个单(多)模光场的单(多)光子相互作用过程,给出了不同情况下系统态矢的一般演化式,找到了利用原子-腔-场之间的相互作用过程来实现量子纠缠信息交换与传递的条件。结果发现:只要控制原子-腔场之间相互作用时间并使原子以特定速度穿过腔场,对于不同的模型有时还需要对出腔原子进行测量,并通过处于基态的原子与存储量子纠缠信息的腔场两者之间的相互作用最终使原子获得了量子纠缠信息。相反,纠缠原子中的量子纠缠信息也可传递给处于真空态的腔场。与此同时,作为“飞行的量子比特”的基态原子可将量子纠缠信息从一个腔场传递到另一个腔场。不仅如此,通过控制原子与腔场之间相互作用时间,也可使腔场或者原子初始量子纠缠信息被完全保持或部分保持。在不同的系统中,影响实现量子纠缠信息交换、传递与保持条件的因素各不相同。例如,通过对频率失谐量的控制,可使量子纠缠信息被完全交换、完全传递或完全保持,但原子之间的偶极相互作用会导致量子纠缠信息被非完全传递和非完全保持。由此可见:当处于基态的原子以特定速度通过处于量子纠缠态的腔场时,原子能够将光场的量子纠缠信息据为已有;反之,当纠缠原子以特定速度通过真空态腔场时,原子又能将自己携带的量子纠缠信息释放于腔场之中,这样便实现了原子-腔-场系统量子纠缠信息的交换与传递。研究还表明:利用原子能够捡起和释放量子纠缠信息的特点,可进一步实现腔-腔之间的异地量子纠缠信息的传递。3.提出了由相干腔场与相干原子构成的综合物理模型,研究了相干原子束与单(多)模相干光场的单(多)光子的共振(非共振)相互作用过程,利用演化因子给出了相干原子束与相干腔场相互作用系统的演化规律。结果表明:腔场与原子相互作用过程中光场纠缠态与原子纠缠态可周期性地相互转换,这样便实现了量子纠缠信息的交换与传递。且其转换周期分别与原子-腔场之间相互作用的耦合强度g、相互作用时间t、原子(或光子湮灭)算符的复系数Aξ,k( Aη,k)、各模光场参与相互作用(或初始)的光子数N j, k( n j, k)以及光场所含的纵模数q等密切相关并完全由这些因素决定。研究还发现:在普遍情况下,量子纠缠信息交换与传递的条件分别与原子的跃迁频率ωa,k及其相对相位ξ、光场的频率ωf,k及其相对相位η、场-原子之间的耦合强度g以及场-原子相互作用时间t等均有关;但当原子与光场发生共振相互作用时,其条件仅与g、t有关。由此揭示出相干腔场与相干原子束相互作用过程中量子纠缠信息交换与传递的一般特征。另外,在适当条件下,原子纠缠态或光场纠缠态可以保持初态不变。在一定条件下,上述这些普遍性结果便过渡到了非相干原子与光场相互作用的特殊情形。4.在考虑非线性效应的情况下,精确求解了由多个原子与多个腔场构成的联合系统态矢量随时间演化的一般表式,利用全量子理论并通过数值计算方法,详细研究了Kerr效应、Stark效应、以及虚光场效应对量子纠缠信息在原子与腔场之间周期性可逆交换与传递过程的影响。结果表明:①.Kerr介质对初始腔场为真空态或最低Fock态组成的纠缠态等一些特殊情形不产生任何影响,而对一般Fock态n k( n k≠0)都会改变其量子纠缠信息转换的相位和周期,且Kerr效应越强转换周期就越短,反之亦然,因此,通过选取不同Kerr介质并改变Kerr效应的强弱程度,可以控制量子纠缠信息交换与传递的快慢程度,还有,当考虑Kerr效应时,相位的改变也与腔场中光子数n k(k=1,2,3,…,M)的多少有关;②.Stark效应和初始场强对此过程也有着显着的影响:光场的量子纠缠程度会随着初始场强的增强而增大,在强场条件下,光场量子纠缠度可呈现出周期性的崩塌-回复现象,并且Stark移位参量越大,光场量子纠缠度振荡越剧烈,说明Stark效应破坏了光场量子纠缠度的时间稳定性;③.旋波近似对原子纠缠态与光场纠缠态两者之间的交换、传递与保持不产生任何影响;而在非旋波近似下,虚光场效应对纠缠态在腔场与原子之间相互转化的过程有着明显的影响:在光场纠缠信息传递给原子之后腔场并不能恢复到最初的真空态;伴随着纠缠态的转化和保持过程,相位有所改变并产生了多个干扰项。
李燕[7](2007)在《光场量子态制备与光阱下的超冷原子量子态特性研究》文中进行了进一步梳理光子和冷原子及其相互作用体系已成为量子调控、量子计算和量子信息等新兴技术最有效的载体之一。光学系统在量子信息中具有独特的优势,光场量子态及纠缠态的制备掀起了人们极大的研究热情。另一方面,激光冷却和俘获技术使得人们可以对囚禁冷原子的量子态进行精密操控,以玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)为代表的冷原子的量子态具有特殊性质,激光作用下BEC量子态的研究成为一个备受关注的问题。本论文的工作以研究量子态的制备和特性为主线,分别研究了非经典光场量子态及纠缠态的制备、光阱下囚禁超冷原子量子态的特性等,主要内容如下:1)附加单光子相干态(SPACS)的实现,使人们观察到了光场量子态从量子领域逐渐过渡到经典领域行为的奇妙现象,对于深入探讨量子和经典领域的边界问题有特殊的价值和意义。我们设计了一个简单的光学方案来产生非经典量子态:附加光子相干态(PACS),与此同时,在出射信号光路得到SPACS的时候,闲置光将塌缩到N-qubit离散变量纠缠态,进而提出了一个使SPACS制备几率得到有效提高的光学方案,该方案同样可以用于杂化纠缠态的制备中。2)利用Mach-Zehnder干涉装置,设计了产生SPACS纠缠态的可行光学方案,此方案产生的type II杂化纠缠态不同于其他类型的杂化纠缠态,实现了真正意义上的连续变量和离散变量量子态的纠缠。在type II杂化纠缠态中,无法指出哪个是自旋(或宇称)比特,如果把经典连续变量量子态和量子离散变量量子态分别视为死猫和活猫的话,type II杂化纠缠态可以视为纠缠的薛定谔猫态。3)理论分析了双阱中由远共振红失谐激光形成的弱耦合BEC的约瑟夫森效应,通过对BEC密度分布和布居振荡的数值分析,发现当改变红失谐激光的强度来调制双阱BEC时,将呈现出三阱凝聚体的约瑟夫森振荡现象。本工作提供了一个新的实现BEC弱耦合的可行方案,有助于实验观察约瑟夫森效应。4)对由光晶格和谐振子势组成的联合囚禁势中的超冷玻色气体,分析了当仅仅保留谐振子势而关掉光晶格时其密度-密度关联的时间演化。研究表明,由于谐振子势的调制作用,密度-密度关联呈现出周期性时间演化行为,我们给出了解析形式的解,该结果与数值分析结果相吻合,该解析表示对于用空间量子噪声干涉法测量谐振子的频率有潜在应用价值。
刘宝盈[8](2006)在《强度任意空间分布对多态叠加多模泛函叠加光场高次压缩特性的影响》文中指出本文构造了经典强度、经典振幅和经典相位具有任意空间分布的非对称四态、五态和九态等多态叠加多模泛函相干态的叠加态光场,利用新近建立的多模压缩态理论,系统研究了上述三种不同的多态叠加多模泛函叠加态光场的广义非线性等幂次与不等幂次高次压缩特性,由此获得了一系列不同于现有报道的新的结果和结论。本文的主要工作内容和研究结果如下: 1.给出了多模泛函相干态及其相反态、多模复共轭泛函相干态及其相反态、多模泛函虚相干态及其相反态、多模泛函虚共轭相干态及其相反态这八个不同的多模光场的光子湮灭算符本征态的解析表达式;从理论上证明:上述八个不同的多模泛函相干态具有非正交性和超完备性,其光子统计分布都符合泊松分布,并能够反映实际激光场经典强度、经典振幅和经典相位的空间分布特征。 2.根据量子力学中的态叠加原理,构造了由多模泛函相干态和多模复共轭泛函相干态及其相反态所组成的非对称四态叠加多模泛函叠加态光场|ψ(4)(fj)>q。给出了利用双孔光网络广义M-Z干涉仪装置制备态|ψ(4)(fj)>q以及利用双孔光网络广义M-Z干涉仪制备多模压缩态光场的理论方案。利用多模压缩态理论,研究了态|ψ(4)(fj)>q的广义非线性等幂次高次振幅压缩特性、等幂次高次和压缩特性、不等幂次高次振幅压缩特性以及不等幂次高次和压缩特性。结果发现:(1)态|ψ(4)(fj)>q是一种典型的多模非经典光场,它在一定条件下可分别呈现出广义非线性等幂次与不等幂次高次振幅压缩效应、高次和压缩效应等等;(2)导致态|ψ(4)(fj)>q呈现上述高次压缩现象的根本原因,就在于态|ψ(4)(fj)>q中各组分之间的态间量子干涉现象、模间量子干涉现象、模间的多光子量子纠缠现象、态|ψ(4)(fj)>q中不同宏观量子态之间的量子纠缠现象以及模间和态间的混合量子纠缠现象。这些量子干涉效应和量子纠缠行为使叠加态中各不同量子态之间以及各不同纵模之间产生竞争效应,其结果导致了各模的经典初绐相位、态间的初始相位差等分别呈现出了各自的经典与非经典量子关联特性,最终导致了光场压缩现象的产生;(3)光场经典强度、经典振幅和经典初始相位的任意空间分布特征对态|ψ(4)(fj)>q的广义非线性等幂次与不等幂次高次压缩现象的压缩程度、压缩深度和压缩幅度等具有直接影响。从而表明:多模压缩态等非经典光场具有一定的空间结构和空间分布,并且这种分布在空间是非均匀、非线性和各向异性的。
王云江[9](2006)在《容错量子计算的应用与压缩态量子光场的研究》文中进行了进一步梳理量子信息学是量子物理学与信息科学的交叉学科,它是一门利用量子物理学特别是量子力学原理来完成量子信息处理任务的学科。由于它有可能带来一场的信息技术革命,因此近年来该领域的研究进展十分迅速。如同经典信息一样,量子信息中也存在着量子噪声。为了在有噪声的情况下进行可信的量子信息处理,人们发展了量子纠错技术。它的一个主要应用就是在量子动态运算中抵御噪声的影响以保护量子信息。值得注意的是,即使量子逻辑门中也存在量子噪声,但只要该噪声低于某一阈值,就可完成任意精度的量子计算,这是容错量子计算的关键所在。目前,关于量子计算的物理实现有许多方法。量子光学技术就是其中一种极为重要的方法。然而,由于量子噪声的存在,量子光学的应用会受到一定的限制。为了降低量子噪声,人们建立并发展了光场量子噪声的压缩技术,这就是光场压缩态的基本思想。本文共分两部分:第一部分讨论了容错量子计算在量子编译和量子傅立叶变换中的应用,第二部分则利用多模压缩态理论研究了多模量子叠加光场的量子噪声压缩问题,由此得出了一系列新的结果和结论。本文的主要内容如下:第一部分:1对量子计算的发展历程及其应用问题进行了简要概述,对量子信息学中的量子力学和量子计算等有关概念进行了简单介绍。2给出了实现容错的量子编译结构的方法。3给出了容错的量子傅立叶变换的实现方法。第二部分:1研究了三态叠加多模量子叠加光场的2(2m+1)次方Y压缩特性。2研究了4MFSS(Ⅰ)光场广义电场分量的等幂偶次高次振幅压缩效应。3研究了新型4MFSS(Ⅰ)光场的广义矢势有效场算符量子噪声的等幂N次Y压缩效应。
周兰[10](2005)在《量子信息处理的原理和光学实现的研究》文中研究指明随着信息技术和量子力学的发展,以量子力学为基本规律的量子信息学逐渐形成。由于量子力学的叠加原理大幅度的提高了计算效率,而且量子力学的非经典相关使得真正的保密通讯(永远不会被破译)成为可能,量子信息学倍受关注,并成为当今学术界非常关心的热门领域。量子信息的核心旨在巧妙地利用量子相干性(对多粒子系统表现为量子纠缠)对信息的新型载体——量子比特进行操纵控制,以非常规的方式进行信息的编码、存储和传递。如今理论上对量子信息处理的探讨进行得如火如荼,为了证明在信息操纵和信息传输上量子力学具有着非常巨大的潜力,人们也急切的寻找着能实现量子信息处理的物理系统。过去几十年中,由于光学系统在量子工程上的深厚基础以及光学探测技术的发展,光学系统早已成为检验量子力学基本原理的重要系统,如今又自然的成为了实现量子信息处理的首选系统。 本文研究典型纠缠态的产生与制备、纠缠的量度和纠缠的传送,以及以纠缠为基础的几个典型量子信息处理过程(包括量子隐形传态、量子博弈和量子无错鉴别)的光学实现。本文的主要创新结果如下: 1、利用量子比特的单光子表示,提出了实现包括Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)态在内的两个量子比特的任意纠缠态的量子隐形传态的全线性光学实现方案。我们使用的线性光学元件分别是分束器、相移器和波片。这种全线性光学实现方案是基于单光子路径和极化都可以表示量子比特。该方案中我们总共使用了五个量子比特,其中四个是单光子的路径量子比特,一个是单光子的极化量子比特。 2、通过非线性光学元件与线性光学元件的组合,首次提出了一种
二、广义Kerr介质奇偶相干态中相位算符的压缩性质(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、广义Kerr介质奇偶相干态中相位算符的压缩性质(论文提纲范文)
(1)多光子Jaynes-Cummings模型中的量子崩塌-复苏与能级-路径纠缠效应(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1.绪论 |
1.1 有关Jaynes-Cummings模型的理论研究进展 |
1.2 实现Jaynes-Cummings模型的实验系统 |
1.2.1 腔量子电动力学系统 |
1.2.2 超导电路量子电动力学系统 |
1.2.3 囚禁离子系统 |
1.3 本论文的主要内容和创新点 |
2.电磁场与物质的相互作用的基本理论 |
2.1 电磁场与原子相互作用的半经典理论 |
2.2 电磁场与原子相互作用的全量子理论 |
2.2.1 单模电磁场与二能级原子相互作用的全量子模型 |
2.2.2 相干态驱动下的量子崩塌与复苏效应 |
2.3 本章小结 |
3.多光子Jaynes-Cummings模型及其超对称性 |
3.1 超对称概述 |
3.2 多光子Jaynes-Cummings模型的引入及其超对称性 |
3.3 多光子Jaynes-Cummings模型的物理实现 |
3.4 本章小结 |
4.多光子Jaynes-Cummings模型中的量子崩塌与复苏效应 |
4.1 多光子Jaynes-Cummings模型的求解 |
4.1.1 几率幅方法 |
4.1.2 缀饰态方法 |
4.2 相干态驱动下多光子Jaynes-Cummings模型的时间演化特性 |
4.3 双光子Jaynes-Cummings模型中的长时间量子崩塌-复苏效应 |
4.4 少光子数相干态驱动的失谐情形下的量子崩塌-复苏效应 |
4.5 亚泊松分布光场驱动的长时间量子崩塌-复苏效应 |
4.6 压缩态驱动下多光子Jaynes-Cummings模型的时间演化特性 |
4.7 Q函数的量子崩塌与复苏效应 |
4.8 本章小结 |
5.多光子跃迁诱导的超对称等效规范势与能级-路径纠缠效应 |
5.1 超对称规范势的引入 |
5.2 多光子跃迁过程中的原子能级与路径纠缠效应 |
5.3 含时多光子Jaynes-Cummings模型中的几何相位 |
5.4 本章小结 |
6.总结与展望 |
7.附录:表面光场与原子的相互作用 |
7.1 金属-介质界面上表面等离激元的自旋流密度及纳米力学效应 |
7.1.1 金属-介质界面上的表面等离极化激元 |
7.1.2 电磁场的自旋流密度 |
7.1.3 表面等离极化激元的电磁自旋流密度 |
7.1.4 基于表面等离极化激元自旋密度的纳米力学效应 |
7.2 Partity-time对称界面上表面等离极化激元的自旋流密度 |
7.2.1 Partity-time对称界面上SPPs自旋流密度的平均值 |
7.2.2 Partity-time对称界面上SPPs自旋流密度的瞬时值 |
7.3 磁共振介质界面上TE模SPPs的自旋流密度 |
7.4 本章小结 |
参考文献 |
作者简介 |
(2)纠缠光子源的制备及其在量子信息中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
第二章 量子信息基础知识和纠缠光子源的制备技术 |
2.1 量子信息基础知识 |
2.1.1 量子比特与量子门 |
2.1.2 密度算符与信息距离度量 |
2.1.3 量子密钥分发协议与不可克隆定理 |
2.1.4 基础量子算法简介 |
2.2 纠缠光子源的制备技术 |
2.2.1 单光子源与纠缠光子源 |
2.2.2 自发参量下转换和相位匹配技术 |
2.2.3 制备纠缠光子源的优化方法 |
2.2.4 纠缠光子源的典型应用——量子隐形传态 |
第三章 实验实现单光子避错编码方案 |
3.1 几种典型的量子避错编码方案 |
3.2 使用无退相干子空间实现避错编码 |
3.3 实验装置和测量 |
3.4 实验结果与分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 使用单光子系统对PT对称动力学的量子模拟 |
4.1 一般PT对称哈密顿量 |
4.2 PT对称系统在量子计算框架下的理论描述 |
4.3 幺正算符U_i的实现 |
4.4 实验装置和测量结果 |
4.4.1 实验装置 |
4.4.2 测量结果 |
4.5 本章小结 |
第五章 利用纠缠光子源实现量子信息的应用方案 |
5.1 基于腔-量子点系统实现纠缠纯化和纠缠浓缩 |
5.1.1 腔-量子点系统的非互易性传输 |
5.1.2 利用非互易性构建宇称校验门(PCG) |
5.1.3 基于非互易性实现纠缠纯化 |
5.1.4 基于非互易性实现纠缠浓缩 |
5.1.5 纠缠纯化和纠缠浓缩的可行性数值模拟 |
5.2 基于交错Kerr非线性实现无限步二维量子行走 |
5.2.1 交叉Kerr非线性和光子轨道角动量 |
5.2.2 无限步二维量子行走的理论描述 |
5.2.3 二维量子行走的数值模拟 |
5.2.4 无限步二维量子行走的可行性分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(3)量子度量学(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
词汇对照表 |
第一章 绪论与Cramer-Rao定理 |
1.1量子度量学概况 |
1.1.1 简介 |
1.1.2 发展与挑战 |
1.1.3 本文结构 |
1.2 经典Cramer-Rao不等式 |
1.3 量子Cramer-Rao不等式 |
1.3.1 单参数不等式 |
1.3.2 多参数不等式 |
第二章 量子Fisher信息与Fisher信息矩阵 |
2.1 经典Fisher信息 |
2.2 量子Fisher信息 |
2.2.1 任意秩密度矩阵下的计算 |
2.2.2 与经典Fisher信息关系 |
2.2.3 与保真率关系 |
2.3 量子Fisher信息矩阵 |
2.4 对称对数导数 |
2.4.1 传统表示 |
2.4.2 Lyapunov表示 |
2.4.3 应用 |
2.5 本章小结 |
第三章 幺正参数化下的量子度量学 |
3.1 单参数估计 |
3.2 多参数估计 |
3.3 H的计算 |
3.4 应用 |
3.4.1 情景一 |
3.4.2 情景二 |
3.5 本章小结 |
第四章 干涉仪中的量子度量学 |
4.1 Mach-Zehnder干涉仪 |
4.2 单相位估计 |
4.2.1 初态相位匹配条件 |
4.2.2 非平衡分束器下的相位匹配条件 |
4.2.3 光子损耗下的相位匹配条件 |
4.3 多相位估计 |
4.3.1 纠缠相干态 |
4.3.2 广义纠缠相干态 |
4.3.3 对比与分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
附录A 指数超算符公式 |
附录B 指数算符求导公式 |
附录C 分束器公式 |
参考文献 |
攻读博士学位期间主要工作 |
(4)非高斯压缩态及其非经典性质的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 非高斯型量子态的光子调控 |
1.2.1 光子增加非高斯操作 |
1.2.2 光子扣除非高斯操作 |
1.2.3 光子调制操作 |
1.3 有序算符内的积分技术 |
1.3.1 IWOP技术简介 |
1.3.2 量子力学基本表象完备性的正规乘积内高斯积分形式 |
1.4 光场的量子描述 |
1.4.1 光场的仿谐振子量子化概述 |
1.4.2 光场的粒子数态或Fock态 |
1.4.3 光场的相干态 |
1.4.4 光场的压缩态 |
1.4.5 光场的热态 |
1.5 量子态的非经典判据 |
1.5.1 亚泊松光子统计 |
1.5.2 光场的压缩效应 |
1.5.3 准概率分布函数 |
1.6 本文的研究目的和主要内容 |
第二章 多参量压缩算符与其诱导出的压缩态 |
2.1 压缩算符与压缩平移热态 |
2.1.1 压缩算符的正规乘积形式 |
2.1.2 平移压缩热态 |
2.2 增强压缩热态 |
2.2.1 增强压缩热态的压缩特性 |
2.2.2 增强压缩热态的二阶相关函数 |
2.2.3 增强压缩热态的光子数分布 |
2.2.4 增强压缩热态的Wigner函数 |
2.2.5 本节小结 |
2.3 CK Hamiltonian量的精确波函数与菲涅耳压缩算符 |
2.3.1 含时Hamiltonian量的菲涅耳变换 |
2.3.2 CK Hamiltonian量的精确波函数及其Wigner函数 |
2.3.3 本节小结 |
第三章 光子扣除和增加平移压缩热态的光子数分布 |
3.1 高斯压缩态的光子数分布 |
3.1.1 平移压缩态的光子数分布 |
3.1.2 平移压缩热态的光子数分布 |
3.1.3 本节小结 |
3.2 光子扣除平移压缩热态的光子数分布 |
3.2.1 光子扣除平移压缩热态归一化系数 |
3.2.2 光子数分布 |
3.3 光子增加平移压缩热态的光子数分布 |
3.4 本章小结 |
第四章 多光子扣除和增加平移压缩热态的相敏感非经典特性 |
4.1 多光子扣除平移压缩热态的相敏感非经典性质 |
4.1.1 归一化系数的周期性 |
4.1.2 亚泊松分布 |
4.1.3 正交压缩情况 |
4.1.4 PSDSTS态的Wigner函数 |
4.2 多光子增加平移压缩热态的相敏感非经典特性 |
4.2.1 Mandel Q 参量 |
4.2.2 压缩效应 |
4.2.3 Wigner分布函数 |
4.3 相敏感非经典特性与非高斯性之间的关联 |
4.3.1 光子扣除平移压缩热态的情况 |
4.3.2 光子增加平移压缩热态的情况 |
4.4 本章小结 |
第五章 光子调制压缩热态的非经典特性 |
5.1 光子调制压缩热态及其归一化系数 |
5.2 可观测的非经典效应 |
5.2.1 压缩特性 |
5.2.2 亚泊松分布情况 |
5.3 Wigner分布函数 |
5.4 光子调制压缩热态在阻尼通道中的退相干 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
附录 A 公式(2.24 )的证明 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、博士期间发表的学术论文 |
(5)叠加相干态的相关讨论(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 基本理论介绍 |
1.1 量子力学基本理论 |
1.2 光场的量子理论 |
1.3 相干态 |
1.4 压缩态 |
2 薛定谔猫态的性质及应用 |
2.1 问题的由来 |
2.2 量子光学中的“薛定谔猫”态 |
2.3 S-Cat 态的意义 |
2.4 量子光学S-Cat 态的制备 |
2.4.1 量子非破坏性测量和反作用逃逸过程产生S-Cat 态 |
2.4.2 非线性过程产生S-Cat 态 |
2.4.3 光场-原子相互作用产生S-Cat 态 |
2.4.4 量子开关制备S-Cat 态 |
2.4.5 利用几何位相制备S-Cat 态 |
2.5 S-Cat 态的性质 |
3 激发奇偶相干态的非经典性质 |
3.1 介绍 |
3.2 α±,m 态 |
3.3 压缩特性 |
3.4 粒子数分布函数和Mandel 参数 |
3.5 准概率分布 |
3.6 α±,m 态的产生 |
3.7 本章小结 |
4 用光子增加和扣除的方法产生压缩叠加相干态 |
4.1 介绍 |
4.2 压缩猫态,光子扣除(增加)压缩真空态 |
4.3 保真度的计算 |
4.3.1 m-PSSV 与 SSCS 的保真度 |
4.3.2 n-PASV 与 SSCS 的保真度 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间公开发表论文(着)及科研情况 |
(6)原子—腔—场系统中量子纠缠信息交换、传递与保持的机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 问题的提出和选题的意义 |
1.2 量子信息学的起源及量子信息的表征 |
1.3 国内外研究现状 |
1.4 本文的研究思路、研究内容和研究成果 |
第一部分 场-原子相互作用系统中量子纠缠度的时间演化特性研究 |
第二章 单模奇相干态光场-两耦合双能级原子相互作用系统的量子纠缠特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 场-原子相互作用系统联合态矢的时间演化特性 |
2.2.1 原子初态为第一种EPR纠缠态的情形 |
2.2.2 原子初态为第二种EPR纠缠态的情形 |
2.3 场-原子相互作用系统的量子纠缠度 |
2.3.1 量子纠缠度的定义 |
2.3.2 场-原子相互作用系统量子纠缠度的理论计算公式 |
2.4 数值结果分析 |
2.4.1 量子纠缠度的时间演化具有振荡性 |
2.4.2 量子纠缠度随平均光子数的变化关系 |
2.4.3 耦合强度对量子纠缠度时间演化特性的影响 |
2.4.4 原子初态对量子纠缠度时间演化特性的影响 |
2.5 本章结论 |
第三章 单模偶相干态光场-两偶极关联的等同双能级原子相互作用系统中量子纠缠度的时间演化特性 |
3.1 引言 |
3.2 理论模型及其精确解析解 |
3.3 场-原子相互作用系统量子纠缠度的理论计算公式 |
3.4 数值结果分析 |
3.4.1 量子纠缠度具有振荡性 |
3.4.2 量子纠缠度大小与平均光子数有关 |
3.4.3 耦合劲度对量子纠缠度时间演化特性的影响 |
3.5 本章结论 |
第四章 两态叠加单模SCHR?DINGER-CAT态光场与两耦合双能级原子之间的量子纠缠特性 |
4.1 引言 |
4.2 场-原子相互作用系统量子纠缠度随时间演化的理论公式 |
4.2.1 理论模型及其精确解 |
4.2.2 量子纠缠度的理论计算公式 |
4.3 数值结果分析 |
4.3.1 量子纠缠度随时间演化的振荡性 |
4.3.2 不同因素对量子纠缠度时间演化特性的影响 |
4.3.3 初始状态对量子纠缠度时间演化特性的影响 |
4.4 本章结论 |
第二部分 非相干“原子-腔-场”系统中量子纠缠信息的交换、传递与保持 |
第五章 依赖强度耦合的多个“双能级原子-腔-多模光场”系统中量子纠缠信息的交换、传递与保持 |
5.1 引言 |
5.2 理论模型及其精确解 |
5.3 多个“双能级原子-单模腔场系统”非共振相互作用情形下量子纠缠信息的交换与传递 |
5.3.1 多原子纠缠态转换为类奇偶相干纠缠态 |
5.3.2 类奇和类偶相干纠缠态向原子纠缠态的传递 |
5.4 多个“双能级原子-多模腔场系统”共振相互作用情形下量子纠缠信息的交换与传递 |
5.4.1 原子纠缠态向腔场的传递 |
5.4.2 光场类奇和类偶相干纠缠态向原子的传递 |
5.5 两个双能级原子与两个多模腔场多光子非共振相互作用情形下量子纠缠信息的保持问题 |
5.5.1 原子纠缠信息的完全保持 |
5.5.2 腔场量子纠缠信息的完全保持 |
5.6 本章结论 |
第六章 多个“非相干耦合双能级原子对-腔-单模场”任意多光子相互作用系统中量子纠缠信息的交换与传递 |
6.1 引言 |
6.2 多个“非相干耦合双能级原子对-腔-单模场”系统的任意多光子相互作用模型及其精确解 |
6.3 量子纠缠信息交换与传递的一般特征 |
6.3.1 腔场与原子之间量子纠缠信息的交换与传递 |
6.3.2 不同腔之间量子纠缠信息的交换与传递 |
6.3.3 量子纠缠信息的不失真完全保持 |
6.4 一般理论推广 |
6.4.1 量子纠缠信息从腔场到原子的传递 |
6.4.2 量子纠缠信息从原子到腔场的传递 |
6.4.3 两组腔之间的量子纠缠信息传递 |
6.5 本章结论 |
第七章 M个“耦合双能级原子-腔-Q模光场”相互作用系统中量子纠缠信息的传递特性 |
7.1 引言 |
7.2 综合模型及其精确解 |
7.3 单模单光子相互作用过程中量子纠缠信息的交换与传递 |
7.3.1 量子纠缠信息从原子到腔场的传递 |
7.3.2 量子纠缠信息从腔场到原子的传递 |
7.3.3 量子纠缠信息的保持 |
7.3.4 原子之间的耦合作用对量子纠缠信息传递的影响 |
7.4 多模多光子相互作用过程中量子纠缠信息的交换与传递 |
7.4.1 量子纠缠信息交换与传递的条件 |
7.4.2 量子纠缠信息保持的条件 |
7.5 本章结论 |
第三部分 多个相干“原子-腔-场”系统中量子纠缠信息交换与传递的基本特征 |
第八章 多个相干“单原子-腔-单模相干态场”系统中量子纠缠信息的交换与传递 |
8.1 引言 |
8.2 系统的 Hamiltonian 及其时间演化因子 |
8.3 场-原子相互作用系统联合态矢随时间演化的一般表式 |
8.4 场-原子相互作用系统量子信息的交换与传递 |
8.4.1 原子的量子纠缠信息向腔场的传递 |
8.4.2 腔场的量子纠缠信息向原子的传递 |
8.4.3 不同腔场之间量子纠缠信息的交换与传递 |
8.5 本章结论 |
第九章 多个相干“耦合双能级原子对-腔-相干态场”相互作用系统中量子纠缠态的转换与保持 |
9.1 引言 |
9.2 场-原子相互作用模型及其精确解 |
9.3 场-原子相互作用系统中量子纠缠态的转换和保持 |
9.3.1 原子纠缠态转换为腔场纠缠态 |
9.3.2 腔场纠缠态转换为原子纠缠态 |
9.3.3 原子纠缠态的保持 |
9.4 本章结论 |
第十章 M个相干“耦合双能级原子对-腔-多模光场”相互作用系统中量子纠缠信息交换与传递的机理研究 |
10.1 引言 |
10.2 场-原子相互作用模型及其精确解 |
10.3 系统联合态矢的时间演化特征 |
10.4 量子纠缠信息的周期性交换与传递 |
10.4.1 初始原子处于纠缠态的情形 |
10.4.2 初始光场处于纠缠态的情形 |
10.4.3 结果分析与结果讨论 |
10.5 本章结论 |
第四部分 非线性光学效应对“原子-腔-场”系统中量子纠缠信息交换与传递特性的影响 |
第十一章 KERR效应对依赖强度耦合J-C模型中量子纠缠信息交换与传递的影响 |
11.1 引言 |
11.2 理论模型及其精确解 |
11.3 量子纠缠态的交换与传递 |
11.3.1 原子纠缠态转变为腔场纠缠态 |
11.3.2 腔场纠缠态转变为原子纠缠态 |
11.4 本章结论 |
第十二章 STARK效应对量子纠缠信息交换与传递的影响 |
12.1 引言 |
12.2 理论模型及其精确解 |
12.3 量子纠缠信息的交换与传递 |
12.3.1 光场纠缠态向原子纠缠态的转化 |
12.3.2 原子纠缠态向腔场纠缠态的转化 |
12.4 数值结果分析与讨论 |
12.4.1 初始场较弱、Stark效应递增时光场量子纠缠度的时间演化特征 |
12.4.2 初始场较强、Stark效应递增时光场量子纠缠度的时间演化特征 |
12.5 本章结论 |
第十三章 非旋波近似对量子纠缠态在原子-腔场之间相互转化特性的影响 |
13.1 引言 |
13.2 理论模型及系统联合态矢的演化规律 |
13.3 量子纠缠信息的交换、传递与保持 |
13.3.1 旋波近似的情形 |
13.3.2 非旋波近似的情形 |
13.4 本章结论 |
第十四章 总结与展望 |
14.1 总结 |
14.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表论文 |
攻读博士学位期间主持或参与科研项目 |
攻读博士学位期间获奖情况 |
(7)光场量子态制备与光阱下的超冷原子量子态特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 量子信息中的光场量子态和纠缠态 |
1.2.1 量子信息光学实现的光学器件 |
1.2.2 量子信息中的光场量子态 |
1.2.3 量子信息中的纠缠态 |
1.3 玻色-爱因斯坦凝聚 |
1.3.1 玻色-爱因斯坦凝聚的实现条件 |
1.3.2 玻色-爱因斯坦凝聚的基本概念和方程 |
1.3.3 玻色-爱因斯坦凝聚体的相位相干性 |
1.4 本论文的主要工作 |
参考文献 |
第二章 附加光子相干态的光学制备 |
2.1 非线性晶体的参量下转换 |
2.2 Fock 态和相干态分别作为量子和经典两极限 |
2.3 位移Fock 态 |
2.4 附加光子相干态 |
2.4.1 附加光子相干态的特性 |
2.4.2 附加单光子相干态的实验产生与探测 |
2.4.3 附加光子相干态的光学制备方案 |
2.4.4 离散变量纠缠态与附加单光子相干态的制备 |
2.4.5 分析讨论 |
2.5 小结 |
参考文献 |
第三章 杂化纠缠态的光学制备 |
3.1 光学分束器与纠缠态的产生 |
3.2 连续变量纠缠态的产生 |
3.2.1 连续变量量子纠缠 |
3.2.2 连续变量纠缠态的产生 |
3.3 杂化纠缠态的光学实现 |
3.3.1 杂化纠缠态的光学实现方案 |
3.3.2 杂化纠缠态的产生 |
3.3.3 分析讨论 |
3.4 小结 |
参考文献 |
第四章 激光调制下玻色-爱因斯坦凝聚体的约瑟夫森振荡 |
4.1 中性原子的激光操纵原理 |
4.2 原子物质波中的约瑟夫森效应 |
4.3 激光调制下双阱玻色-爱因斯坦凝聚体的约瑟夫森振荡 |
4.3.1 理论模型 |
4.3.2 密度分布和布居振荡的数值分析 |
4.4 小结 |
参考文献 |
第五章 光晶格与谐振子联合势中超冷玻色气体的密度-密度关联 |
5.1 Hanburg Brown-Twiss 实验与二阶相关函数 |
5.2 光晶格与谐振子联合势中超冷玻色气体的密度-密度关联 |
5.2.1 三维密度-密度关联和干涉峰的运动 |
5.2.2 一维密度-密度关联的数值分析 |
5.3 小结 |
参考文献 |
总结 |
攻读博士学位期间已发表和待发表论文 |
致谢 |
(8)强度任意空间分布对多态叠加多模泛函叠加光场高次压缩特性的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章导论 |
1.1 问题的提出和选题的意义 |
1.2 国内外研究现状及发展动态 |
1.2.1 单模压缩态的理论与实验研究 |
1.2.2 双模压缩态的理论与实验研究 |
1.2.3 多模压缩态与时域/频域压缩态——光场压缩态领域的最新发展 |
1.3 光场压缩态的发展趋势与发展方向 |
1.4 本文的研究思路、方法及结论 |
1.5 参考文献 |
第二章 多模压缩态的基本理论 |
2.1 多模辐射场的广义非线性等幂次N次方Y压缩的一般理论 |
2.2 多模辐射场的广义非线性等幂次N次方H压缩的一般理论 |
2.3 多模辐射场的广义非线性等幂次N次方X压缩的一般理论 |
2.4 多模辐射场的广义非线性不等幂次N_j次方Y压缩的一般理论 |
2.5 多模辐射场的广义非线性不等幂次N_j次方H压缩的一般理论 |
2.6 多模辐射场的广义非线性不等幂次N_j次方X压缩的一般理论 |
2.7 参考文献 |
第三章 高斯激光束及其分类 |
3.1 高斯激光束的基本性质 |
3.2 圆高斯激光束 |
3.2.1 基模圆高斯激光束 |
3.2.2 方形镜高阶模圆高斯激光束(厄密-圆高斯激光束) |
3.2.3 圆形镜高阶模圆高斯激光束(拉盖尔-圆高斯激光束) |
3.3 椭圆高斯激光束 |
3.3.1 基模椭圆高斯激光束 |
3.3.2 高阶模椭圆高斯激光束(厄密-椭圆高斯激光束) |
3.4 参考文献 |
第四章 多模泛函相干态及其基本性质 |
4.1 引言 |
4.2 单模泛函相干态 |
4.2.1 单模泛函相干态的解析表达式 |
4.2.2 单模泛函相干态的性质 |
4.2.3 单模泛函相干态光场的非正交性和超完备性 |
4.2.4 单模泛函相干态的种类 |
4.2.4.1 单模泛函相干态 |
4.2.4.2 单模泛函相干态的相反态 |
4.2.4.3 单模复共轭泛函相干态 |
4.2.4.4 单模复共轭泛函相干态的相反态 |
4.2.4.5 单模泛函虚相干态 |
4.2.4.6 单模泛函虚相干态的相反态 |
4.2.4.7 单模泛函虚共轭相干态 |
4.2.4.8 单模泛函虚共轭相干态的相反态 |
4.2.5 一些重要等式 |
4.3 多模泛函相干态 |
4.3.1 多模泛函相干态的解析表达式 |
4.3.2 多模泛函相干态的性质 |
4.3.3 多模泛函相干态光场的非正交性和超完备性 |
4.3.4 多模泛函相干态光场的种类 |
4.3.4.1 多模泛函相干态 |
4.3.4.2 多模泛函相干态的相反态 |
4.3.4.3 多模复共轭泛函相干态 |
4.3.4.4 多模复共轭泛函相干态的相反态 |
4.3.4.5 多模泛函虚相干态 |
4.3.4.6 多模泛函虚相干态的相反态 |
4.3.4.7 多模泛函虚共轭相干态 |
4.3.4.8 多模泛函虚共轭相干态的相反态 |
4.3.5 一些重要等式 |
第五章 非对称四态叠加多模泛函叠加光场的等幂次高次振幅压缩 |
5.1 引言 |
_q的基本结构及其制备方案'>5.2 态|Ψ~((4))(f_j)>_q的基本结构及其制备方案 |
5.3 等幂次高次振幅压缩的一般理论结果 |
5.4 压缩特性分析 |
5.4.1 压缩次数为偶数时的情形 |
5.4.2 压缩次数为奇数时的情形 |
5.4.2.1 第一正交相位分量的压缩情况 |
5.4.2.2 第二正交相位分量的压缩情况 |
_q的等幂次高次振幅压缩'>5.5 由基模圆高斯光束组成的态|Ψ~((4))(f_j)>_q的等幂次高次振幅压缩 |
5.6 结论 |
5.7 参考文献 |
第六章 非对称四态叠加多模泛函叠加光场的不等幂次高次振幅压缩 |
6.1 引言 |
_q的基本结构'>6.2 态|Ψ~((4))(f_j)>_q的基本结构 |
6.3 不等幂次高次振幅压缩的一般理论结果 |
6.4 压缩特性分析 |
_q的不等幂次高次振幅压缩'>6.5 由基模圆高斯光束组成的态|Ψ~((4))(f_j)>_q的不等幂次高次振幅压缩 |
6.6 结论 |
6.7 参考文献 |
第七章 非对称四态叠加多模泛函叠加光场的等幂次高次和压缩 |
7.1 引言 |
_q的基本结构'>7.2 态|Ψ~((4))(f_j)>_q的基本结构 |
7.3 等幂次高次和压缩的一般理论结果 |
7.4 压缩特性分析 |
7.4.1 腔模总数与压缩次数的乘积为偶数时的情形 |
7.4.2 腔模总数与压缩次数的乘积为奇数时的情形 |
7.4.2.1 第一正交相位分量的压缩特性 |
7.4.2.2 第二正交相位分量的压缩特性 |
_q的等幂次高次和压缩'>7.5 由厄密圆高斯光束组成的态|ψ~((4))(f_j)>_q的等幂次高次和压缩 |
7.6 结论 |
7.7 参考文献 |
第八章 非对称四态叠加多模泛函叠加光场的不等幂次高次和压缩 |
8.1 引言 |
q的基本结构'>8.2 态|ψ~((4))(f_j)>q的基本结构 |
8.3 不等幂次高次和压缩的一般理论结果 |
8.4 压缩特性分析 |
8.4.1 压缩次数之和为偶数的情形 |
8.4.2 压缩次数之和为奇数的情形 |
8.4.2.1 第一正交相位分量的压缩特性 |
8.4.2.2 第二正交相位分量的压缩特性 |
_q的不等幂次高次和压缩'>8.5 由基模椭圆高斯光束组成的态|ψ~((4))(f_j)>_q的不等幂次高次和压缩 |
8.6 结论 |
8.7 参考文献 |
第九章 非对称四态叠加多模泛函叠加光场的等幂次高次差压缩 |
9.1 引言 |
_(2q)的基本结构'>9.2 态|ψ~((4))(f_j)>_(2q)的基本结构 |
9.3 等幂次高次差压缩的一般理论结果 |
9.4 压缩特性分析 |
9.5 参考文献 |
第十章 真空场注入强度不等的非对称五态叠加多模泛函叠加态光场的等幂次高次振幅压缩 |
10.1 引言 |
_q的结构及制备方案'>10.2 态|ψ_(vas)~((5))(f_j)>_q的结构及制备方案 |
10.3 等幂次高次振幅压缩的一般理论结果 |
10.4 等幂次奇数次高次振幅压缩特性分析 |
10.5 结论 |
10.6 参考文献 |
第十一章 真空场注入强度不等的非对称九态叠加多模泛函叠加态光场的等幂次高次振幅压缩 |
11.1 引言 |
_q的基本结构'>11.2 态|ψ_(vias)~((9))(f_j)>_q的基本结构 |
11.3 等幂次高次振幅压缩的一般理论结果 |
11.4 压缩特性分析 |
11.5 结论 |
11.6 参考文献 |
第十二章 总结与展望 |
攻读博士学位期间发表论文情况 |
致谢 |
(9)容错量子计算的应用与压缩态量子光场的研究(论文提纲范文)
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 量子计算的研究进展 |
1.2.1 量子计算的发展历程 |
1.2.2 量子计算的研究重点 |
1.2.3 量子信息的研究价值及意义 |
1.3 光场压缩态领域的研究进展 |
1.3.1 单模压缩态阶段 |
1.3.2 双模压缩态阶段 |
1.3.3 多模压缩态理论阶段 |
1.3.4 压缩态光场的实验研究状况 |
1.3.5 光场压缩态的发展方向及其科学与应用价值 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第二章 量子信息的预备知识 |
2.1 引言 |
2.2 量子信息中的量子力学方法 |
2.2.1 量子力学的状态空间假设 |
2.2.2 量子力学系统的演化假设 |
2.2.3 量子力学系统的测量假设 |
2.2.4 量子力学关于复合系统的假设 |
2.3 量子信息学中的几个重要概念及其表示方法 |
2.3.1 量子比特 |
2.3.2 量子逻辑门 |
2.4 量子计算的特点 |
2.5 结论 |
第三章 容错量子计算在量子编译中的应用 |
3.1 引言 |
3.2 量子编译的结构模型 |
3.3 酉矩阵的CS 分解理论 |
3.4 量子编译的容错过程 |
3.4.1 量子编码理论 |
3.4.2 容错量子计算理论 |
3.4.3 通用量子门的容错实现 |
3.5 结论 |
第四章 容错量子计算在量子傅立叶变换中的应用 |
4.1 引言 |
4.2 量子傅立叶变换 |
4.3 STEAN码纠错原理 |
4.4 基于STEAN码的容错量子傅立叶变换 |
4.5 结论 |
第五章 多模辐射场的广义非线性压缩的一般理论 |
5.1 多模辐射场的广义非线性等幂次N 次方Y 压缩的一般理论 |
5.2 多模辐射场的广义非线性不等幂次NJ次方Y 压缩的一般理论 |
第六章 三态叠加多模量子叠加光场的2(2M+1)次方 Y 压缩 |
6.1 引言 |
6.2 态ψ_(III)~(3)>_ q的基本结构 |
6.3 一般理论结果 |
6.4 态ψ_(III)~(3)>_ q的等幂偶次 Y 压缩效应 |
6.4.1 广义磁场分量的2(2m+ 1) 次方Y 压缩效应 |
6.4.2 广义电场分量的2(2m+ 1) 次方Y 压缩效应 |
6.5 结论 |
第七章 4MFSS(Ⅰ)光场广义电场分量的等幂偶次振幅压缩效应 |
7.1 引言 |
7.2 4MFSS(Ⅰ)光场的数学结构 |
7.3 一般理论结果 |
7.4 态|ψ_(MFSS)~(4I) (f_j)>_ q 广义电场分量的等幂偶次高次振幅压缩特性 |
7.4.1 第1 种压缩情况 |
7.4.2 第2 种压缩情况 |
7.5 结论 |
第八章 新型4MFSS(Ⅰ)光场的广义矢势有效场算符量子噪声的等幂N 次Y 压缩 |
8.1 引言 |
8.2 4MFSS(Ⅰ)光场的数学结构 |
8.3 一般理论结果 |
8.4 广义矢势有效场算符量子噪声的等幂2(2m+ 1) 次方Y 压缩效应 |
8.4.1 第1 种压缩情况 |
8.4.2 第2 种压缩情况 |
8.5 结论 |
第九章 结束语 |
参考文献 |
研究成果 |
(10)量子信息处理的原理和光学实现的研究(论文提纲范文)
§0.1 中文摘要 |
§0.2 英文摘要 |
第一章 绪论 |
第二章 量子信息的基本原理 |
§2.1 量子位 |
§2.2 量子逻辑门 |
§2.3 量子不可克隆(No-cloning)定理 |
§2.4 量子纠缠 |
§2.5 量子密集编码 |
§2.6 量子隐形传态 |
§2.7 量子计算 |
第三章 实现量子信息处理的基本光学元件 |
§3.1 分束器 |
§3.1.1 经典处理 |
§3.1.2 对称分束器 |
§3.1.3 Heisenberg表象中分束器的量子处理 |
§3.1.4 Schr(o|¨)dinger表象中分束器的量子处理 |
§3.1.5 分束器的偏振特性 |
§3.2 2N端口仪器 |
§3.3 偏振器件 |
§3.3.1 偏振分束器 |
§3.3.2 波片 |
§3.3.3 偏振片 |
第四章 纠缠态的量子隐形传态的光学实现 |
§4.1 利用GHZ态传递未知EPR态 |
§4.2 传递未知EPR态的线性光学实现 |
§4.3 小结 |
第五章 量子博弈的光学实现 |
§5.1 PQ博弈及其光学实现方案 |
§5.2 囚徒困境博弈及其量子化 |
§5.3 量子囚徒困境博弈的两光子实现 |
§5.4 量子囚徒困境博弈的单光子实现 |
§5.5 小结 |
第六章 量子态无错鉴别的光学实现 |
§6.1 量子态的无错鉴别 |
§6.2 直和空间的量子态无错鉴别 |
§6.3 直积空间的量子态无错鉴别 |
§6.4 小结 |
第七章 纠缠压缩真空态的制备 |
§7.1 压缩真空态 |
§7.2 纠缠压缩真空态的制备 |
§7.3 小结 |
第八章 高维纠缠相干态的纠缠度 |
§8.1 量子纠缠的度量方式 |
§8.1.1 部分熵纠缠度 |
§8.1.2 结构纠缠度 |
§8.1.3 可提纯纠缠度 |
§8.1.4 相对熵纠缠度 |
§8.2 高维纠缠相干态的纠缠度 |
§8.2.1 线性独立的对称态 |
§8.2.2 两体高维纠缠相干态的纠缠度 |
§8.3 小结 |
第九章 高维纠缠相干态的量子隐形传态 |
§9.1 谐振子相干态 |
§9.2 高维纠缠相干态的量子隐形传态 |
§9.3 小结 |
第十章 总结 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文 |
致谢 |
湖南师范大学学位论文原创性声明 |
四、广义Kerr介质奇偶相干态中相位算符的压缩性质(论文参考文献)
- [1]多光子Jaynes-Cummings模型中的量子崩塌-复苏与能级-路径纠缠效应[D]. 种诗尧. 浙江大学, 2021(01)
- [2]纠缠光子源的制备及其在量子信息中的应用研究[D]. 高伟超. 北京邮电大学, 2020(01)
- [3]量子度量学[D]. 刘京. 浙江大学, 2015(01)
- [4]非高斯压缩态及其非经典性质的研究[D]. 王帅. 上海交通大学, 2013(04)
- [5]叠加相干态的相关讨论[D]. 吕菁芬. 江西师范大学, 2011(05)
- [6]原子—腔—场系统中量子纠缠信息交换、传递与保持的机理研究[D]. 王菊霞. 西安电子科技大学, 2008(07)
- [7]光场量子态制备与光阱下的超冷原子量子态特性研究[D]. 李燕. 中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所), 2007(06)
- [8]强度任意空间分布对多态叠加多模泛函叠加光场高次压缩特性的影响[D]. 刘宝盈. 西北大学, 2006(09)
- [9]容错量子计算的应用与压缩态量子光场的研究[D]. 王云江. 西安电子科技大学, 2006(02)
- [10]量子信息处理的原理和光学实现的研究[D]. 周兰. 湖南师范大学, 2005(07)