离子阱中六粒子cluster态的制备和利用腔-QED实现两原子任意态的远程制备

论文摘要

量子信息学是以量子力学的基本原理为基础,充分利用量子纠缠这一量子力学最显著的特点进行信息的操作和处理的新兴学科。它与经典信息学有根本的区别。量子纠缠在量子信息科学中扮演着十分重要的角色。利用量子叠加性和相干性,可以实现量子计算机的并行计算,大大提高量子计算机的效率;隐形传态和量子态的远程制备等量子技术都是利用量子纠缠态作为通道实现的。量子计算机物理实现方案中,离子阱方案是人们最为看好的方案之一,人们对其做了大量研究。多粒子纠缠态也是人们近几年的研究热点,特别是cluster态的提出并且被证明能够为单方向量子计算提供广泛资源,激发了人们更多的研究热情。我们在这里提出一种基于边带跃迁的离子阱中六粒子cluster态的制备方案,并且讨论了该方案的有效度。本方案中用到八次边带跃迁,每次边带跃迁的有效度为0.93,所以方案有效度为0.56。如果单个边带跃迁有效度能够提高,本方案有效度也会相应提高。另外,本方案中用到的技术在实验中已经实现。量子密集编码和量子隐形传输的思想最早是由Bennett等提出的,它们都采用EPR对作为量子信道。在实际当中,由于热库引起的消相干问题,量子信道通常不易保持最大纠缠态,因此,本文提出一种利用腔-QED技术实现两原子任意态的远程制备方案,本方案优势为,作为通道的最大纠缠态是利用腔-QED制备的,由于原子受强经典场的驱动,原子与腔场的相互作用与场的光子数无关,这样可能消除腔泄露及环境热库对原子的影响,并且利用现有的腔-QED技术,本方案在实验上是可行的。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 引言
• 1 量子力学与量子信息基础
• 1.1 量子力学基础
• 1.1.1 量子力学的特点
• 1.1.2 量子力学的基本假设
• 1.1.3 量子叠加性和相干性
• 1.1.4 量子态的不可克隆定理
• 1.2 量子纠缠
• 1.2.1 量子纠缠的定义
• 1.2.2 EPR 佯谬和纠缠态
• 1.3 量子位与基本量子逻辑门
• 1.3.1 量子位
• 1.3.2 基本量子逻辑门
• 2 量子纠缠的应用
• 2.1 量子计算机
• 2.2 量子通信
• 2.2.1 量子稠密编码
• 2.2.2 量子隐形传态
• 2.2.3 量子密码术
• 2.2.4 量子安全直接通信
• 3 离子阱中六粒子cluster 态的制备
• 3.1 离子阱
• 3.1.1 离子阱的原理及分类
• 3.1.2 离子阱的Hamilton量
• 3.2 离子阱中六粒子cluster 态的制备
• 4 利用腔-QED 实现两原子任意态的远程制备
• 4.1 远程制备量子态方案的提出
• 4.2 利用腔-QED 实现两原子任意态的远程制备
• 4.2.1 腔-QED 中两原子态的时间演化
• 4.2.2 两原子任意态的远程制备
• 4.3 远程态制备与量子隐形传态的区别与联系
• 结论
• 参考文献
• 致谢