论文摘要
量子信息学是量子力学和信息科学相结合的产物，它在许多方面有着经典信息学所无法比拟的优势，如信息安全、运算速度和信息容量等。但量子系统和周围环境之间不可避免的相互作用将会导致系统相干性的丧失。对腔QED系统而言，消相干效应主要来自原子的自发辐射和腔场本身的泄漏。因此，如何抑制或利用这些消相干效应对量子信息过程在腔QED系统中的实现具有重要意义。另外，由于纠缠态是检验量子力学基本问题的有力工具，也是实现量子通讯和量子计算的重要资源。因此，对量子态纠缠度的定量化研究也是量子信息学中的重要任务。本文研究在腔QED系统中，如何克服和利用消相干效应实现某些量子信息过程，以及探讨在此系统中原子纠缠度随时间的变化规律，主要工作有：1．利用绝热技术和腔泄漏效应实现量子态的转移。在这个方案中，采用光子作为两个腔场间理想的信息携带者，因此信息传输距离较远。利用绝热技术，Λ型三能级原子和腔组成的系统在暗态空间中演化，原子的自发辐射能有效地被抑制。在理想条件下，该方案的成功几率为1。2．在腔场中两原子共生纠缠度的变化及最大纠缠态的制备。讨论了两原子与腔场共振相互作用时两原子共生纠缠度(concurrence)随时间的演化规律。结果表明：通过控制原子和腔场相互作用时间，可制备两原子的最大纠缠态。3．腔QED系统中原子剩余纠缠度(tangle)的变化。讨论了在腔和三原子共振相互作用系统中，三原子的剩余纠缠度(tangle)随时间的变化情况。