在光学腔中自旋压缩态产生的研究

论文摘要

量子光场在与原子系综相互作用的过程中产生的一系列非经典效应是近年来量子光学领域研究的一个焦点,研究这些非经典效应不仅可以帮助我们更好认识光的本质到底是什么,而且在实际的应用方面也有着很大的研究价值。量子纠缠和自旋压缩则是非常典型的两种非经典效应,它们在量子计算、量子信息处理以及精密测量等方面有着非常重要的应用。本文研究了如何在光学腔中产生自旋压缩态和量子纠缠态,主要内容包括以下两部分:1.在光学腔中自旋压缩态产生的研究。我们通过研究发现,如果将三能级原子系综置于光学腔中,然后向其内部注入一束强激光,则原子系综会在强光场和腔模共同作用下产生压缩特性。通过分析这些压缩特性我们发现其是单轴扭曲型的压缩,如果附加适当的磁场,可将单轴扭曲的哈密顿量转变成为双轴扭曲的哈密顿量,从而可以提高体系的压缩度。我们还研究了噪声对压缩过程的影响,发现即便存在噪声的情况下,体系也可以产生很高的压缩度。2.在光学腔中原子系综间纠缠态产生的研究。在同一光学腔内放入两个原子系综,通过研究表明,这两个系综会在强驱动场的作用下彼此之间建立纠缠,这一纠缠根植于原子之间的非破坏性相互作用,利用Simon的Peres-Horodecki判据证明了在这个哈密顿量下,两个原子系综之间的确存在着非经典关联。而非破坏性相互作用是连续变量量子计算中一个很重要的量子门,故我们相信本方案对量子计算的发展也起到一定的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1 引言
•   2 自旋压缩理论的研究背景
•   3 自旋压缩态的主要应用
•   4 本文研究的内容
• 第二章 基本理论
•   1 光与原子相互作用
•     1.1 光场的量子化
•     1.2 原子-场相互作用的哈密顿量
•     1.3 单模光场与二能级原子相互作用的半经典描述
•     1.4 单模光场与二能级原子相互作用的全量子描述
•   2 自旋压缩态
•     2.1 光场的压缩态
•     2.2 自旋压缩的定义
•     2.3 自旋压缩的数学表示
•     2.4 自旋压缩参数
•     2.5 自旋压缩的产生
•       2.5.1 单轴扭曲模型
•       2.5.2 双轴扭曲模型
•   3 量子纠缠态
•     3.1 量子纠缠的概念
•     3.2 几种常见纠缠态
•       3.2.1 Bell态
•       3.2.2 GHZ纠缠态
•       3.2.3 W纠缠态
•     3.3 量子纠缠的度量
•       3.3.1 约化熵纠缠
•       3.3.2 形成纠缠
•     3.4 量子纠缠的应用
•       3.4.1 量子隐形传态
•       3.4.2 量子秘钥分发
•   4 海森堡-朗之万理论
• 第三章 在光学腔中通过非共振受激拉曼制备自旋压缩态
•   1 引言
•   2 压缩态的产生
•   3 噪声对方案的影响
•   4 结论
• 第四章 在光学腔中利用相干光场制备原子系综的纠缠态
•   1 引言
•   2 纠缠态的产生
•   3 噪声对方案的影响
•   4 结论
• 第五章 结论与展望
•   1 结论
•   2 展望
• 参考文献
• 附录 噪声情况下运动方程的详细推导
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘刚

导师: 王明锋

关键词: 量子纠缠,自旋压缩态,三能级原子系综

来源: 温州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 温州大学

分类号: O431.2

总页数: 71

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