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原子光学中的量子信息处理

耿西钊  
【摘要】: 二十世纪八十年代以后发展起来的量子信息学是量子力学和信息科学结合的产物,量子信息理论可以解决许多经典信息学所不能够完成的功能。经过20多年的发展,人们已取得了一系列重要突破,使得该学科成为当前国际前沿热点。在量子信息领域,腔量子电动力学(Cavity QED)被认为是实现量子信息处理乃至量子计算机最有前景的物理体系之一。同时,腔量子电动力学被广泛应用到其他体系相关的理论和实际研究中。 腔QED体系的基本结构是将俘获的原子约束在高品质腔中。由于这样的里德堡原子近似看作具有二能级结构,可以作为量子信息基本单元—量子比特(Quantum Bit)。囚禁的原子作为量子信息存储器,这时腔中稳定的电磁场(光场)用来进行量子门操作和量子信息的传输。因此,我们可以利用腔QED方案进行原子纠缠态的制备、原子的隐形传态、量子门操作等量子信息处理过程。本论文概述了腔QED的基本动力学理论,重点研究了在量子信息中的应用,包括以下几个部分: 第一章介绍了J-C模型和推广的J-C模型。 第二章介绍了共振腔QED系统的基本理论,阐述了腔QED系统中纠缠态的制备。 第三章研究大失谐腔QED系统中纠缠态的制备,量子门和隐形传态过程的实现。


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