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两模激发纠缠相干态及其纠缠特性研究

周冬林  
【摘要】: 量子信息和量子计算是近十多年来迅速发展起来的,量子力学与信息科学相结合的产物,其重要特点是以量子态为信息载体,利用量子态的相干性以崭新的方式进行信息的存储、转换、传递和处理。量子纠缠作为一种基本的量子通信资源,在量子信息学中是最为重要也是最为奇特的一个课题。在量子信息学中,量子信息的处理过程离不开量子态及其演化,而量子纠缠态是量子态中的最重要的一种。因此研究纠缠态的制备以及纠缠态的纠缠品质与数量显得非常必要。 本文主要研究连续变量两模激发纠缠相干态的纠缠特性及其制备。第二章在对量子纠缠的基本概念作出简单介绍之后,引进几种量子纠缠的度量方式。第三章讲述了光场相干态的基本理论。包括量子光场的相干态和它的基本性质、光场态矢量按相干态的展开、相干态全纯表象以及光场的量子统计描述。 第四章我们基于两模纠缠相干态通过两模光子激发提出了两种两模激发纠缠相干态|Ψ_±(α,m,n)〉(m≠0,n≠0)。利用腔QED方法和量子测量技术提出了一种制备两模激发纠缠相干态的方案。具体为,首先通过单模光场的激发算符作用在纠缠相干态制备出来的单模激发纠缠相干态,然后再在单模激发纠缠相干态的基础上,通过其与原子继续作用,进而制备出了两模激发纠缠相干态。 第五章我们研究了两模激发纠缠相干态的纠缠特性和光子激发对量子纠缠的影响。发现光子激发数相同的情况下,两模激发纠缠相干态的纠缠量一般大于单模激发纠缠相干态的纠缠量。我们计算了光子激发情况下两模激发纠缠相干态|Ψ_±(α,m,n)〉的纠缠量,发现这两种态两模激发纠缠相干态展示了截然不同的纠缠特征。尤其,对|Ψ_+(α,m,n)〉来说,在弱场区,两模光子激发严重影响了量子纠缠的特征,其纠缠量随着光子数的增加而减少.然而,|Ψ_-(α,m,n)〉却一直都是一个最大纠缠态,两模光子激发不影响其纠缠量。通过对两模激发纠缠相干态|Ψ_+(α,m,m)〉的纠缠特性研究,发现在强场低激发区,当强场强度增大时,其纠缠量减少,当光子激发数增大时,其纠缠量增大。但是,在强场高激发区,当强场强度增大时,其纠缠量增大;当光子激发数增大时,其纠缠量减少。这表明在强场低激发区,光子激发增加纠缠量,在强场高激发区,光子激发减少纠缠量。 第六章我们对本文的工作进行了简要的总结,并对激发纠缠相干态的应用与发展作了简要的展望。


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