对光场与原子相互作用系统量子信息特性的研究

摘要

为了进一步揭示光场与原子相互作用系统的量子特性,充实传统量子光学的内容,同时也为了更好地理解和发展量子信息理论,本文将量子信息论中的熵理论、纠缠理论、保真度理论运用到光场与原子的相互作用系统,利用数值计算、数学推导与论证、对比研究等方法,分别研究了光场与原子相互作用系统中场熵的计算、激发相干态光场与级联三能级原子相互作用的场熵演化特性、有限维混合态光场与二能级原子相互作用系统中的纠缠、激发相干态与级联三能级原子的量子信息保真度,得出了一些新的结果.通过研究有限维混合态光场与二能级原子相互作用系统中的纠缠,发现形成纠缠理论与Peres判据有着良好的对应,同时看到偏离纯态很小的混合态,其最大纠缠度急剧减小;找到了有限维混合态J-C模型在演化过程中出现消纠缠的必要条件,论证了在无限维情况总存在纠缠的结论.通过对激发相干态与级联三能级原子相互作用系统量子信息保真度的研究,发现:光场参数和失谐量对量子信息保真度的平均值影响甚微,系统的量子信息保真度不仅最小,而且呈现了对原子和光场量子信息保真度的综合;具有相干性的光场量子信息保真度在整个系统中起调制作用;平均光子数、激发次数和失谐量对量子信息保真度时间演化中的频率有明显的影响.

目录

文摘

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第一章引言

第二章基础理论

2.1辐射场的量子化

2.2光场与原子相互作用的哈密顿量

2.3熵理论

2.4纠缠理论

2.5保真度理论

第三章光场与原子相互作用系统中的熵

3.1关于光场与原子相互作用系统中场熵的计算

3.1.1概述

3.1.2理论模型与求解

3.1.3数值计算与结果分析

3.1.4结论

3.2激发相干态光场与级联三能级原子相互作用的场熵演化特性

3.2.1概述

3.2.2理论模型与求解

3.2.3场熵的计算公式和结果分析

3.2.4结论

第四章有限维混合态光场与二能级原子相互作用系统中的纠缠

4.1概述

4.2 t时刻整个系统的密度矩阵

4.3 Peres判据和形成纠缠

4.4数值计算与结果分析

4.5结论

第五章激发相干态与级联三能级原子的量子信息保真度

5.1概述

5.2理论模型与求解

5.3量子信息保真度的计算与结果分析

5.4结论

第六章结束语

参考文献

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