量子纠缠态的制备

论文题目: 量子纠缠态的制备

论文类型: 博士论文

论文专业: 物理电子学

作者: 詹志明

导师: 吴颖

关键词: 量子纠缠,囚禁离子

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 量子纠缠是量子物理非常显著的特征之一。量子纠缠是量子信息学中重要的基本资源,并且还能验证量子力学的基本问题。量子纠缠在量子信息学中的两大领域——量子计算和量子通信中有着广泛的应用。实现量子计算的两比特逻辑门通常是指受控非门(CNOT),这种逻辑门的实现实际上就是将两个量子比特纠缠起来的过程; 而量子通信实际上可以理解为异地量子纠缠态的制备,操纵及测量。值得说明的是,正是因为量子纠缠的特性使得量子计算和量子通信具有区别于经典计算和经典通信的优越性。因此,对于量子纠缠的定性和定量以及制备各种量子纠缠态的研究是非常有意义的工作。人们对量子纠缠态的制备做了大量的研究工作,到目前为止,已经在多种物理系统中实现了各种量子纠缠态的制备。例如:光子之间纠缠的实现,原子-腔相互作用实现原子以及腔场的纠缠,利用囚禁离子产生纠缠态,在BEC(Bose-Einstein condensates)中纠缠态的产生,以及量子点间纠缠的制备等等。本文介绍并总结了人们在原子纠缠态、光场纠缠态及囚禁离子纠缠态制备的研究中取得的进展,并提出了基于原子-光场系统相互作用两个多能级原子最大纠缠态、三个场模纠缠的W 态、多个光场纠缠的GHZ 态的制备以及基于囚禁离子系统纠缠态的制备方案。本文的主要工作包括以下内容: 1)研究了两个四能级Ryberg 原子与单模腔场相互作用的动力学特性,提出了一个方案,即:利用腔场虚激发以及附加经典场的激发使处在非共振腔里的两个四能级Ryberg 原子产生一个最大纠缠态,用这个方案也可以得到两个N 能级(N>4) Ryberg 原子的最大纠缠态。当事先调制好初态的两个原子同时通过腔场时,原子实际上只是被激发了,在原子与腔场之间没有能量的交换,从而原子携带的量子信息也不会损耗。2)研究了单个原子与多个腔中光场相互作用的动力学特性,提出了一个制备多个腔中光场GHZ 态的制备方案。该方案是基于一个三能级原子与多个腔中光场发生共振相互作用,通过控制相互作用的时间以及最后对通过腔场原子状态的测量来实现的。在该方案中,既可以使用V 型三级原子也可以使用级联型三能级,最终都可以得到多个光场纠缠的GHZ 态。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 量子纠缠的定义

1.2 量子纠缠的应用

1.3 量子纠缠的度量

1.4 本文研究的目的和内容

2 原子与光场的相互作用

2.1 原子与光场相互作用-半经典理论

2.2 原子与光场相互作用-量子理论

2.3 三能级原子-两模光场的相互作用

2.4 小结

3 原子纠缠态的制备

3.1 共振作用产生原子纠缠态

3.2 大失谐作用产生原子纠缠态

3.3 两个多能级原子纠缠态的制备

3.4 小结

4 光场纠缠态的制备

4.1 两模光场纠缠相干态的制备

4.2 两模光场纠缠态的制备

4.3 多个腔中光场GHZ 态的制备

4.4 多场模W 态的制备

4.5 小结

5 离子纠缠态的制备

5.1 单个囚禁离子与腔相互作用系统纠缠态的制备

5.2 多个囚禁离子纠缠态的制备

5.3 小结

6 总结

致谢

参考文献

附录1 攻读博士学位期间发表的论文目录

发布时间: 2006-04-05

参考文献

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