腔QED中原子的纠缠演化与控制

论文摘要

1935年，Einstein、Podolsky和Rosen提出了著名的EPR佯谬，量子纠缠态的概念由此产生。量子纠缠是量子力学最突出的性质之一，它在量子信息学的各个领域都具有重要的作用。但是在量子信息处理过程中，由于量子系统与环境之间不可避免的耦合，使得量子系统的一些特性如纠缠、相干性及非定域性随着时间的推移逐渐衰减，因此研究纠缠、相干性及非定域性这些量子特性随时间的演化以及消除退相干对系统状态的影响具有重要意义。本文主要研究了原子和光场作用系统中退相干的问题，论文的主要内容包括以下两个方面：1．研究了存在内禀退相干的情况下两个二能级原子和单模场相互作用系统中原子间纠缠和贝尔不等式破坏随时间的演化特性。通过求解系统的Milburn方程，我们讨论了偶极相互作用、场与原子的失谐量对纠缠度以及贝尔不等式破坏的影响。结果表明：原子间偶极-偶极相互作用对纠缠度和贝尔不等式破坏有显著影响，失谐量增大会使两原子的纠缠和贝尔不等式破坏变大，并且两原子所能达到的稳定的纠缠受偶极相互作用系数与失谐量之差的影响。同时我们还发现两原子的纠缠和贝尔不等式破坏并不是单调的函数关系，很小的纠缠也可以产生贝尔不等式破坏。2．研究了受热场驱动的两个二能级原子与单模耗散光场相互作用系统中两原子纠缠随时间的演化特性。通过求解系统演化的主方程，讨论了热场的有效光子数、热场与原子的耦合系数以及原子的初态对系统纠缠演化的影响。结果表明：通过控制热场的有效光子数、热场与原子的耦合系数以及原子的初态我们可以得到不同的演化规律，增加热场有效光子数、热场与原子的耦合系数对两原子纠缠有抑制作用；改变原子的初态，纠缠的演化规律明显改变。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 1.1 量子信息和量子纠缠简介
• 1.2 基本模型
• 1.3 量子态的退相干以及解决方案
• 1.4 论文的主要工作
• 第二章 T-C模型中原子的纠缠演化与贝尔不等式破坏
• 2.1 引言
• 2.2 Milburn方程的求解
• 2.3 两原子约化密度矩阵以及纠缠的度量
• 2.3.1 偶极相互作用对纠缠演化的影响
• 2.3.2 场与原子失谐量对纠缠演化的影响
• 2.4 贝尔不等式的破坏以及与纠缠之间的关系
• 2.4.1 偶极-偶极相互作用对贝尔不等式破坏的影响
• 2.4.2 失谐量对贝尔不等式的破坏的影响
• 2.4.3 贝尔不等式的破坏与纠缠的关系
• 2.5 结论
• 第三章 通过热场实现对两原子纠缠的控制
• 3.1 引言
• 3.2 理论模型以及演化方程
• 3.3 纠缠度量以及原子纠缠随时间的演化
• 3.3.1 有效光子数对两原子纠缠演化的影响
• 3.3.2 原子与场的耦合常数对纠缠演化的影响
• 3.3.3 改变原子初态对两原子纠缠演化的影响
• 3.4 结论
• 参考文献
• 读硕士研究生期间发表或完成的论文
• 致谢