纠缠W态融合的腔QED方案研究

论文摘要

将量子力学和经典信息学相结合形成一个新的研究领域一量子信息学,其是利用量子力学原理研究信息处理的一门新兴前沿交叉学科。量子纠缠不仅是量子力学中最重要的物理概念之一,而且是量子信息处理中的重要物理资源。它广泛应用于量子信息学中的各个领域,可以说,没有量子纠缠就没有量子信息学的出现。因此,对于量子纠缠态的研究具有极其重要的科学意义和应用价值。本论文主要研究纠缠W态的制备。研究发现,对于一类特殊的多粒子纠缠态一W态,由于其具有更强的量子非局域性关联和更好的量子比特缺失鲁棒性,研究此类纠缠态的制备就显得极其重要。此外,由于操作的不完美性,实际可获得的纠缠W态往往是非最大的。研究表明存在一类特殊的非最大纠缠W态一类W态,其可以被用于实现完美的隐形传态和超密编码。因此,此类W态的制备也是本论文研究的一个重要方向。同时,不同种类的多粒子纠缠态之间不能仅通过局域操作和经典通信（LOCC）实现完美的相互转化,这也是单独研究W态制备的另一重要原因。本论文主要通过量子态融合技术在腔QED系统中设计实现上述两类W态制备的物理方案。一类是,利用原子与腔模的大失谐相互作用,通过探测参与融合的原子中的一个或两个原子将一个N原子的类W态和一个MM原子的类W态融合为一个（N+M-1）原子类W态以及将原子数分别为NN,M和T的三个原子类W态融合为一个（N+M+T-2）原子类W态。通过计算,融合方案的成功概率是固定的,即不随初始原子数M,N和T的变化而变化;另一类是,利用原子与腔模的共振相互作用,通过探测腔模光子的状态来实现无粒子损失的两个和三个原子W态的融合。资源花费和实验可行性分析表明,本论文中的方案更加简单有效,并且在当前的实验条件下可能被实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的与意义
•   1.2 国内外发展现状及存在的问题
•   1.3 论文结构与内容安排
• 第二章 论文涉及的相关基础知识
•   2.1 量子比特与多粒子纠缠态
•     2.1.1 量子比特
•     2.1.2 多粒子纠缠态
•       2.1.2.1 纠缠W态
•       2.1.2.2 纠缠类W态
•   2.2 量子测量
•     2.2.1 一般理论
•     2.2.2 光子态测量
•     2.2.3 原子态测量
•   2.3 量子谐振腔
•   2.4 J-C模型及两种相互作用方式
•     2.4.1 J-C模型
•     2.4.2 两种相互作用方式
•   2.5 腔与原子的耗散
•   2.6 本章小结
• 第三章 腔QED系统中原子纠缠类W态的融合
•   3.1 引言
•   3.2 类W态的融合方案设计
•     3.2.1 两个类W态的融合方案
•     3.2.2 三个类W态的融合方案
•   3.3 分析与讨论
•   3.4 本章小结
• 第四章 腔QED系统中无粒子损失的W态融合
•   4.1 引言
•   4.2 两个原子W态的融合
•   4.3 三个及多个原子W态的融合
•   4.4 资源花费和实验可行性分析
•     4.4.1 资源花费分析
•     4.4.2 实验可行性分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 丁成赟

导师: 杨名

关键词: 纠缠态,纠缠类态,量子态融合技术,腔系统

来源: 安徽大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 安徽大学

分类号: O413

总页数: 55

文件大小: 2596K

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