基于腔QED的纠缠相干态的制备

摘要

量子信息学作为一门新兴的交叉学科，其诞生和发展无疑是量子力学的又一个辉煌成果，同时也丰富了量子力学的研究内容，有力的推动了量子理论的发展。由于受量子力学规律的支配，量子信息学呈现出与经典信息科学截然不同的崭新面貌，在许多方面有着经典信息科学无法比拟的优势。量子纠缠态作为一种量子信息处理的基本物理资源，被广泛地应用于量子计算、量子通信、量子隐形传态和量子密集编码等领域中。近年来，关于连续变量纠缠态的制备及其在量子信息处理中的应用成为了量子光学和量子信息科学的前沿研究领域。纠缠相干态作为一种连续变量纠缠态，得到了广泛的重视与发展。本文介绍并总结了人们在制备纠缠相干态的研究中取得的进展，并提出了一种基于腔QED系统制备纠缠相干态的大失谐方案。 本文共分为三章。 第一章介绍了量子信息和腔QED的基本理论，包括量子比特、量子退相干，并重点介绍了原子和光场相互作用的全量子理论。 第二章介绍了量子纠缠态的定义、几种主要的量子纠缠态的度量方法和几类常见的纠缠态，在此基础上讨论了纠缠相干态的定义及度量方法。 第三章是我们的主要研究工作。本章首先介绍了利用二能级原子和三能级原子与双模腔场的相互作用来制备纠缠相干态的方案。然后我们提出了一种在腔QED系统中利用人型三能级原子和两模腔场相互作用来制备纠缠相干态的大失谐方案，并且引入两个经典驱动场，有效地消除了原子自发辐射所带来的耗散。同时利用李代数理论，我们对腔耗散条件下系统的演化进行了解析求解。

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引言

1量子信息学及腔QED简介

1.1量子比特及其特性

1.2量子消相干

1.3腔QED的基本理论

1.3.1腔QED的基本概念

1.3.2腔QED的基础理论

2纠缠相干态的理论描述

2.1量子纠缠态

2.1.1量子纠缠态的定义

2.1.2量子纠缠态的度量

2.1.3几种特殊的纠缠纯态

2.2相干态

2.2.1相干态定义

2.2.2相干态的基本性质

2.2.3SU(1,1)相干态和SU(2)相干态

2.3纠缠相干态

2.3.1纠缠相干态定义

2.3.2纠缠相干态的度量

3纠缠相干态的制备

3.1利用二能级原子制备纠缠相干态

3.2利用V型三能级原子制备纠缠相干态的共振方案

3.3利用∧型三能级原子制备纠缠相干态的大失谐方案

3.3.1理论模型及系统演化

3.2.2腔耗散下的解析解

3.2.3结论与分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢