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《湖南师范大学》 2002年
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量子系统中的熵与纠缠

王成志  
【摘要】: 近年来,量子熵理论在量子物理特别是在量子光学和量子信息学领域中的广泛应用,受到人们的极大关注。它是理解和研究量子计算、量子通信、量子隐形传态、量子测量、量子纠缠等热点课题的理论基础和有力工具。光场和原子的压缩以其具有重要的应用价值引起了人们的广泛研究。最近文献[16]提出的信息熵测不准关系为高灵敏量度光场与原子的压缩效应提供了新的理论根据。 本文运用量子熵理论着重研究了量子系统中的纠缠,此外还探讨了量子力学通道、二粒子隐形传态的熵描述及原子信息熵压缩等问题。具体内容如下: 第一章简要地介绍了有关量子熵与纠缠的基本概念和理论。第二、四、五章运用量子熵理论研究了量子系统中的熵动力学性质与量子纠缠性质。其中第二章研究了双模压缩真空态在特定环境(原子)下的退相干和纠缠。这里不但讨论了原子和双模压缩真空态的纠缠,而且讨论了双模缩真空态在与原子作用过程中两个模间的纠缠。通过讨论模间纠缠和保真度,发现了双模压缩真空态在原子作用过程中仍保持较高的纠缠度和保真度。本章的工作对量子计算和量子通讯有重要的意义;第四章研究了两维囚禁离子系统中量子纠缠,提出了两束激光和囚禁离子相互作用的理论模型,利用该模型的哈密顿量既讨论了系统内外自由度(离子和振动声子)间的纠缠性质,又创新地用量子相对熵研究了振动声子两个自由度间的纠缠。研究发现:尽管振动声子两个自由度间没有发生相互作用,但由于离子和振动声子的作用,从而导致了两个自由度间纠缠的改变,并且首次从理论上揭示了离子-振动声子纠缠与振动声子两个自由度间纠缠的关系。此外还讨论了系统的初态对纠缠的影响;第五章研究了在双光子非线性J-C模型中非线性作用对原子-双模场及场模间纠缠的影响,探讨了原子崩塌-回复和纠缠之间的关系,研究结果显示:当类Kerr介 质不存在时,结果类似第四章的结果,原子和光场的纠缠及双模场之间的纠缠 没有周期性.然而当类Kerr介质存在时纠缠呈现出周期性.本章中的另二个 新发现是:在原子崩塌和回复时间区域内对应着特定的纠缠.第三章将Ohya 的互嫡理论引入到原子和双模压缩态光场的双光子相互作用过程的研究,给 出了原子互嫡的表达式,发现原子量子力学通道具有周期开关特性,并讨论了 压缩因子对量子力学通道的影响.第六章提出了实现量子信息嫡压缩的一种 新方案.该方案容易在实验上实现,是实现原子压缩的一条有效途径.第七章 给出了如何对两个二能级粒子的任意纯态进行量子隐形传送,并用嫡理论对 此作了解释.第八章是本文的总结和对有关问题的展望.
【学位授予单位】:湖南师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:O413.1

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