量子信息特性的研究

论文摘要

为了进一步揭示光场与原子相互作用系统的量子特性，充实传统量子光学的内容，同时也为了更好地理解和发展量子信息理论，本文将量子信息论中的熵理论、保真度理论运用到光场与原子相互作用系统，利用数值计算、数学推导，对比研究等方法，分别研究了场频率作正弦微小变化时原子与光场相互作用系统中场熵的计算和保真度的计算及其它们的演化、非简并拉曼过程原子与光场的相互作用系统中的保真度的计算及其演化，得出了一些新的结果。研究发现：当场频率作正弦函数微小变化时，除初始时刻外，其他任何时刻的场熵均大于零，场熵的演化受场频率变化振幅μ的影响，随着振幅μ的增大，场熵演化的规律性越明显，演化曲线的周期受场频率变化调制的作用，演化曲线随着场频率幅值μ的增大，演化曲线更像正弦曲线，演化曲线变化频率随着场频率变化的角频率的增大而增大。通过对场频率作正弦微小变化时原子与光场相互作用系统中的保真度的研究，发现光场场频率变化的幅值对保真度有明显的影响。结果表明，场频率变化的幅值越大，即失谐量越大，则系统、光场和原子的保真度就越大。另外，场频率变化的角频率只影响系统、光场和原子的保真度演化曲线变化频率，当场频率变化的角频率增大一倍，则演化曲线的频率也增大一倍。对系统、光场和原子的保真度的大小没有明显影响。通过对非简并拉曼过程中交流斯塔克位移对保真度的影响的研究，发现：交流斯塔克位移对系统、原子、光场的量子态保真度的影响是非常明显的。斯塔克常数减小，则原子和场的关联就减弱，系统、原子、光场的量子态保真度就越大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 第2章 量子信息基础理论
• 2.1 辐射场的量子化
• 2.2 光场与原子相互作用系统的哈密顿量
• 2.3 密度矩阵
• 2.3.1 纯态的密度矩阵
• 2.3.2 混合态的密度矩阵
• 2.4 场熵理论
• 2.5 保真度理论
• 第3章 场频率变化对原子与光场相互作用系统中场熵的影响
• 3.1 概述
• 3.2 理论模型和态失的演化
• 3.3 场熵的计算
• 3.4 结果分析
• 3.5 结论
• 第4章 保真度
• 4.1 概述
• 4.2 理论模型及求解
• 4.3 量子信息保真度的计算
• 4.4 结果分析
• 4.5 小结
• 第5章 非简并拉曼过程中交流斯塔克位移对保真度的影响
• 5.1 概述
• 5.2 模型和态矢量
• 5.3 相互作用体系的量子态保真度的计算
• 5.4 结果分析
• 5.5 小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 攻读硕士期间科研情况
• 致谢