利用连续测量提高光力系统纠缠和通过滤波实现输出场单向导引的研究

论文摘要

量子纠缠是两体及多体量子力学中的重要概念,与量子非定域性密切相关。近年来随着量子信息技术的不断发展,有关量子纠缠的热度不断提高,大量的量子实验围绕纠缠展开。其中在腔光力系统中,已经实现了一些相关量子效应,例如连续和离散变量的光机纠缠态,两个机械振子之间的高斯纠缠。但由于腔光力系统存在耗散其在稳定性区域内的纠缠一般较小。因此本文旨在利用连续时间测量这一量子控制手段去提高由两个腔模和机械振子组成的三模腔光力系统的纠缠。经研究发现在未进行测量前,系统的腔模与振子之间虽然存在量子纠缠,但纠缠强度较小,并且系统的稳定性区域也很窄。而在对腔模进行测量后,系统的腔模与振子之间的纠缠强度得到了明显的提高,稳定性区域的范围也变得宽广。并且在同一参数下纠缠随着测量效率的增大而增大。以上结果达到了我们利用连续时间测量提高系统纠缠的目的。导引一词最早是由薛定谔用来描述爱因斯坦、波多尔斯基和罗森(EPR)在他们著名的悖论中提出的“幽灵般的超距作用”现象的。随后由怀斯曼等人严格的定义了导引的概念,揭示了量子导引是介于量子纠缠与贝尔非定域性之间的一种量子非局域性关联。此外与纠缠和贝尔非局域性不同,量子导引相对于两个粒子本质上是不对称的,因此是有方向性的。可能存在单向导引,它允许我们通过测量一个粒子来控制另一个粒子的状态,但反之则不然。它的这种独特性质使量子导引成为量子安全传输的重要物理资源。现在量子导引已经在一些实验体系中实现,例如离散变量光子系统和连续可变光学系统。本文的主要研究是通过滤波实现三模系统中两输出场之间的量子单向导引。首先我们利用傅里叶变化将腔场算符从时域换到频域,并根据输入输出关系,写出输出场的算符形式。然后通过滤波选取具有一定线宽和中心频率的特定输出场。以此求出输出场的关联矩阵。最终通过调节参数实现了两输出场之间的量子单向导引。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 本文基础知识
•   1.1 腔光力学系统
•     1.1.1 系统的哈密顿量
•     1.1.2 系统的运动方程
•   1.2 量子纠缠及其判据
•   1.3 量子导引及其判据
•   1.4 系统稳定性理论
• 第二章 连续时间测量实现腔光力系统中纠缠的提高
•   2.1 三模腔光力系统
•     2.1.1 三模系统的哈密顿量
•     2.1.2 系统的朗之万方程
•     2.1.3 系统的关联矩阵
•     2.1.4 系统的稳定性判断
•   2.2 进行连续时间测量后的研究
•   2.3 测量后的纠缠特性的分析
• 第三章 腔外实现输出场量子单向导引
•   3.1 输出场关联矩阵
•   3.2 实现量子单向导引图
• 第四章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李晓龙

导师: 谭华堂

关键词: 量子纠缠,腔光力系统,量子控制,连续时间测量,量子单向导引

来源: 华中师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 华中师范大学

分类号: O431.2

总页数: 43

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