一、利用多原子与腔场的非共振相互作用实现多原子纠缠态与量子信息（论文文献综述）
李闯[1]（2020）在《腔QED系统中原子纠缠态的制备》文中研究表明量子纠缠作为量子信息中不可或缺的核心资源一直是人们研究的热点之一。现如今,纠缠态已被广泛地应用在量子通信、量子计算和量子计量等领域。在量子信息处理的过程中,纠缠态需要存在一定时间以完成一个量子操作。然而,纠缠态在现实物理世界中是脆弱的,这是因为量子系统与周围环境的相互作用会破坏纠缠态导致退纠缠现象的发生。因此,如何在耗散环境中制备长生稳定的纠缠态成为了量子信息学中的主要问题之一。腔量子电动力学（腔QED）系统作为当下最具前景的实现量子硬件的物理体系之一,已被广泛地应用在量子信息领域中。特别地,腔QED系统作为一个高效的纠缠生成源,许多方法已经被提出用来在腔QED系统中制备不同形式的光子和原子的纠缠态。腔QED系统的耗散主要包括原子自发辐射和腔耗散,它们会严重地降低纠缠态的保真度。因此,在腔QED系统中制备高保真度的稳定纠缠态一直是人们努力的目标。本文主要的研究内容为在腔QED系统中利用不同方法制备高保真度稳定的原子纠缠态。以二原子纠缠态的制备为研究起点逐步地将研究内容深入到多原子纠缠态的制备,分别提出了制备二原子三维纠缠态、三原子GHZ态、三原子W态和多原子NOON态的方案。在非马尔可夫腔QED系统中,我们提出了一个利用纠缠交换制备二原子三维纠缠态的方案。在该方案中,三能级原子俘获在两个远距离的耗散腔中,原子的能级跃迁过程分别与一个腔模和一个经典驱动场耦合。原子与腔场之间的相互作用使得它们纠缠在一起,因而对腔中泄漏的光子执行贝尔测量能将原子与腔场之间的纠缠转换成原子之间的纠缠。由于环境的记忆效应,纠缠在非马尔可夫环境中表现出明显的振荡行为。通过适当地选择经典驱动场的失谐量和原子初态,原子能被制备在稳定的三维纠缠态上。在耗散腔QED系统中,我们提出了一个利用纠缠交换在非马尔可夫环境中制备三原子GHZ态的方案和一个利用李雅普诺夫控制制备三原子W态的方案。在制备三原子GHZ态的方案中,四能级原子俘获在三个远距离的腔中,原子的能级跃迁过程分别与左旋偏振和右旋偏振的腔模耦合。原子纠缠态通过测量腔中泄漏的光子产生。通过求解系统的含时薛定谔方程,得到了纠缠时间演化的解析解以及产生最大纠缠态的参数条件。当系统参数满足此条件时,原子被制备在三粒子GHZ态上;当系统参数不满足此条件时,纠缠在非马尔可夫环境中表现出明显的振荡行为。在制备三原子W态的方案中,三能级原子俘获在两个通过光纤连接的腔中,原子的能级跃迁过程分别与一个腔模和一个经典驱动场耦合。根据李雅普诺夫控制理论,设计了封闭系统和开放系统中的控制场形式。在封闭系统中,腔与光纤之间的耦合强度仅影响保真度到达最大值的时间而不影响保真度最大值的大小。因此,即使腔与光纤之间的耦合强度很小时,高保真度的三原子W态也能制备成功。在开放系统中,W态的保真度随原子、腔和光纤衰减率的增大而减小。当原子或腔和光纤的耗散很强时,引入量子测量和量子反馈技术能大大地提高W态的保真度。此外,还研究了李雅普诺夫控制在功率和强度的限制条件下的时间优化问题。在腔QED系统中,我们提出了利用原子集体激发和单光子测量两种不同方法制备多原子NOON态的方案。在利用原子集体激发制备NOON态的方案中,四能级原子俘获在两个通过光子跳跃作用耦合的腔中。原子NOON态通过一个依赖于原子集体激发的相位转换产生。NOON态的制备时间与NOON态中的原子数无关,因而增加NOON态中的原子数不会改变NOON态的制备时间。由于腔场在整个制备过程中始终处在真空态,因而该方案对腔场的耗散不敏感。原子激发态在大失谐条件下很难被布居使得该方案能有效地抵制原子自发辐射。在利用单光子测量制备NOON态的方案中,两个远距离的腔中分别俘获N个全同三能级原子,一束包含两个频率组分的弱光依次地入射并穿过两个腔后被探测器在特定的光子态上探测到。光与原子的相互作用使原子集体自旋态与对应频率组分的出射光子纠缠在一起,因而对出射光执行单光子测量会将原子投影到NOON态上。当存在耗散时,NOON态的保真度随原子数和腔衰减率的增大而减小。在原子数很大或腔耗散很强的情况下,利用二次执行NOON态制备步骤的方法来提高NOON态的保真度,实现了高保真度NOON态的制备。
金钊[2]（2019）在《耗散机制下分布式量子纠缠的制备》文中指出耗散能够破坏量子系统的动力学演化并导致消相干,因此一直被认为是一种消极的因素。如何找到一种可行的方法避免消相干成为量子科学发展的主要问题。在腔量子电动力学系统中,能够引起消相干的因素主要包括腔模泄漏和原子自发辐射等耗散过程。最近,人们提出了一个新颖的观点——耗散过程可以当做促进量子信息处理方案完成的有利条件,将系统中有害的耗散因素转变成一种积极因素。例如在原子-腔以及固态系统中利用系统中存在的耗散过程制备量子纠缠态。这是一种与传统观念截然不同的思想,通过合理地构建系统和环境的相互作用,耗散过程不再干扰幺正动力学的演化。严格地说,它们之间存在一种合作与竞争机制之间的统一和对立关系,共同驱动系统达到稳定。本文主要研究在可分离腔中单独或同时利用多种耗散机制制备分布式稳态纠缠,希望能够为实验工作提供方便和理论支持。在光纤连接和直接耦合的空间分离光学腔中,基于幺正动力学和耗散过程的合作与竞争机制提出两个分布式双原子稳态纠缠的制备方案。在这两个方案中只有一个节点中的原子被外部经典场驱动,这种单边操作能够大大简化实验进程且可以省略量子信息处理任务所需的纠缠分配过程从而保证远程量子信息处理任务的绝对安全。此外,基于当前的纠缠制备方案构建了具有多节点的量子隐形传送装置作为实际应用。数值模拟表明,当前可行的实验条件能够有效地实现该应用。在两个空间分离且彼此耦合的光学腔中,提出一个同时利用原子自发辐射过程以及腔模泄漏过程制备原子纠缠的方案。相干驱动场和耗散过程的结合共同驱动系统到达纠缠稳态。通过调节经典激光场的频率,目标态将会以不同的方式被制备。数值模拟表明,目标态具有较高的保真度和纯度且制备过程中不需要指定初态以及严格控制演化时间。由于方案将有害因素变为必不可少的资源,因此对腔品质因数要求更低。在三个利用光纤连接且空间分离的光学腔中,提出一个基于经典场诱导的相干驱动以及非局域玻色模衰减过程制备远距离三原子稳态纠缠的方案。在该方案中,系统动力学演化时间不需要严格控制且腔场衰减是一个重要资源。数值模拟表明,目标态的保真度对于有效原子自发辐射的变化不敏感。此外,方案将所制备纠缠的粒子数扩展至了N比特的情况。提出在两个空间分离的氮-空穴（NV）色心之间利用耗散过程制备形式可调的稳态纠缠的方案。方案中,NV色心分别固定在两个具有回音壁模且相互耦合的微环共振器表面。利用有效算符方法推导出的有效主方程将系统动力学演化约化到基态子空间。基于有效动力学过程,能够得到分别利用NV色心的自发辐射以及共振器光子丢失过程制备纠缠的系统参数条件。有趣的是,这两个条件完全相同。因此在某一范围内,这两个耗散因子能够同时作为有利资源实现纠缠制备。此外,通过合理地调制系统参数,方案所制备的目标态的形式是可调的。数值模拟表明,目标态具有较高的纯度和保真度且它们对于小的参数变化是不敏感的。
刘刚[3]（2019）在《在光学腔中自旋压缩态产生的研究》文中进行了进一步梳理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。
黄晓彬[4]（2016）在《基于耦合腔阵列的多原子比特纠缠态制备》文中进行了进一步梳理量子信息是当前国际研究的热点之一,量子纠缠则是量子信息处理的一种非常重要的资源。因此如何对纠缠态进行操纵,是量子信息发展的基础。相对于其他物理系统,腔量子电动力学系统（腔QED）具有能够通过原子进行信息存储和光子进行信息传输的优点,因此是实现各种纠缠态操纵的重要平台。耦合腔QED阵列系统具有可扩展性的优点,可以为量子信息发展提供很好的技术支持。此外,绝热捷径技术既有绝热技术的优点又能快速实现目标量子态,近年来引起人们广泛的关注。本文基于耦合腔系统,研究二维耦合腔阵列的动力学过程以及如何在耦合腔系统中快速制备多原子纠缠态。本文主要内容如下:第一章,主要介绍了量子纠缠态,腔QED系统和耦合腔QED系统,量子Zeno动力学和连续耦合操作下的量子Zeno效应,以及本文所采用的两种绝热捷径技术:无跃迁量子寻迹算符和不变厄米算符反向驱动。本章末尾简要介绍了本文的主要研究内容和结构。第二章,我们研究了由四个腔直接耦合而成的二维耦合腔阵列系统中的动力学过程。通过研究发现,在单激发条件下,我们通过对腔与腔之间的耦合系数ν、原子腔的耦合失谐量△以及初始激发所处的原子等参数进行调节,可以获得不同形式的动力学过程,并且可以近似获得四原子纠缠态。第三章,我们把“无跃迁量子寻迹算符”和“量子Zeno动力学”结合起来构建一种绝热捷径技术,并利用该绝热捷径技术在耦合腔系统中实现多原子W态的快速制备。数值模拟显示,利用所构建的绝热捷径技术进行W态的制备能够有效的缩短演化所需要的相互作用时间,并且对消相干和参数波动等的影响具有鲁棒性。第四章,我们结合“不变厄米算符反向驱动”和“量子Zeno动力学”构建另一种绝热捷径技术,同样利用这种新构建的技术在耦合腔系统中快速制备多个原子系综纠缠态。数值分析结果表明,我们的方案不仅仅是快速的,而且对参数波动和消相干作用具有鲁棒性。第五章,我们基于不变反向驱动方法构建绝热捷径技术,在由光纤连接的耦合腔中实现三原子GHZ态的快速制备。数值模拟说明我们的方案是快速的,并且对消相干作用和参数波动具有鲁棒性。最后给出全文的总结与展望。
苏万钧[5]（2014）在《基于NV色心—微腔耦合系统的量子信息处理》文中研究表明量子信息是利用量子系统的相干及纠缠特性进行信息编码、传输和处理的-门新兴前沿科学。金刚石内的氮缺陷（NV）色心的电子自旋具有很长的相干时间,容易使用光或磁场对它进行操纵,且因体积较小,可与微腔耦合。基于这些优点,NV色心与微腔QED的耦合被认为是在常温下构造固态量子信息处理器的一个有效途径。本论文基于NV色心-微腔耦合系统研究量子信息处理,提出一系列能有效抑制消相干效应的方案。主要内容包括：1、利用量子Zeno动力学,提出在单个腔及耦合腔系统中实现两个NV色心之间量子态转移的方案。在大失谐条件下量子比特间通过交换虚光子发生耦合,并且系统的动力学被限制在不同基态所构成的子空间中,因而我们的方案对腔耗散和自发辐射均不敏感。2、基于两个NV色心与一个微腔的共振和非共振的耦合,分别提出实现NV色心条件相位门的不同方案。在光纤连接的耦合腔系统中提出了借助强经典场的驱动实现非传统几何相位门的方案。在该方案中,量子逻辑门操作不依赖于腔模的初态,因此保真度对热光子不敏感。此外,由于几何相位的优点,这一方案对噪声微扰具有抵抗性。3、在NV色心系综-超导腔-超导比特的复合系统中提出两个NV色心系综纠缠控制的方案。在腔模和微波场的诱导下,超导比特与NV色心系综发生相互作用。通过调整微波场的频率,可对纠缠进行控制。利用该模型还可制备两系综的NOON态,多维纠缠态及相干叠加态。整个过程中,超导微波腔始终处于真空态,因此腔模的耗散可得到抑制。4、基于暗态的绝热演化,提出在光纤连接的耦合腔系统中制备多个NV色心W态的方案,并讨论相位协变克隆的实现。整个演化过程保持在暗态子空间内进行。该方案的特点是在暗态演化过程中腔和光纤模都不被激发。此外,操作过程不需要精确地控制相互作用时间,而且保真度对参量的起伏不敏感。5、研究了一个双模场对NV色心系统纠缠动力学的影响。考虑两个NV色心初始处于纠缠态,其中一个色心与双模场发生Raman相互作用。讨论两NV色心的共生纠缠度的演化与场的光子数分布及腔-NV色心的耦合系数的关系。
张春玲[6]（2014）在《腔QED系统中原子系综纠缠态的制备》文中研究说明量子信息作为量子力学和信息科学的综合学科,具有广阔的理论研究价值和技术应用前景。作为量子信息的资源,量子纠缠态的制备和应用被深入研究,这不仅对于深刻理解量子力学的某些特性有积极的意义,而且对于开发新的量子信息处理方法也有十分重要的价值。本文中,我们提出了利用腔量子动力学（quantum electrodynamics, QED）系统制备原子系综纠缠态,包括多比特Greenberger-Horn-Zeilinger （GHZ）态、多比特w态的制备。主要内容分为以下四章：第一章,首先介绍量子纠缠的一些基本概念和相关理论以及量子纠缠态的应用。然后介绍了用于制备量子纠缠态的重要的物理系统--腔QED。最后以最简单的Λ型能级系统为例分析受激拉曼绝热过程（STIRAP）,从而说明了绝热过程在量子控制上独特的优势。第二章,我们提出了一种基于腔QED系统制备原子系综的w态和GHZ态的方案。本方案是基于单个原子和原子系综与一个非共振腔模相互作用的动力学过程。本方案制备W态的时间不随系综个数的增加而增加,而制备GHZ态的所需时间与原子系综个数成正比。我们还数值模拟了耗散和失谐量对目标态保真度的影响,结果表明耗散和失谐量对目标态保真度的影响较弱。第三章,我们提出了利用绝热过程制备耦合腔中的原子系综最大纠缠态的方案。通过选择合适的参数,可以将系统的哈密顿简化到一个具有本征值为0的本征态的有效哈密顿。在这种情况下,基于绝热过程即可制备两原子系综的最大纠缠态。我们利用数值模拟分析说明了激光参数对纠缠态保真度的微弱的影响。同时,耗散也可以被有效抑制。第四章,我们提出了在光纤耦合的腔系统中借助单一原子绝热制备原子系综w态的方案。方案中,多个原子系综分别囚禁在各自的腔中,这些腔合并耦合到另一个囚禁着单个原子的腔。数值分析表明,借助绝热的优点,原子自发辐射、光纤耗散、光子泄漏等消相干可以被有效抑制。而且,本方案可以扩展成任意数目的原子系综。
孙立莉[7]（2013）在《三量子比特W-like态的纠缠浓缩和纠缠纯化》文中提出量子纠缠在量子信息领域占有极为重要的地位，并已经作为一种重要的量子资源被广泛应用到量子通信领域。在量子通信中，纠缠系统不可避免地受噪声影响，导致通道纠缠态发生退化，进而影响量子通信。为了安全可靠地实现量子通信，需要对退化的纠缠态进行处理，以获得高品质纠缠资源。纠缠浓缩和纠缠纯化是利用局域操作和经典通信解决这一问题的有效可行的方法，是量子通信领域重要而有意义的课题。目前，关于两体纠缠的纠缠浓缩和纠缠纯化已有大量的研究，对于多体纠缠浓缩和纠缠纯化的研究相对较少。就三体纠缠态而言，主要包括GHZ态和W态两种。纠缠浓缩和纠缠纯化主要集中在针对多体GHZ态的，而关于W态的纠缠浓缩和纠缠纯化的研究还有待广泛深入地研究。本文主要研究系数已知和系数未知的部分纠缠三原子W态的纠缠浓缩、系数未知的部分纠缠三光子W态的纠缠浓缩以及受幅值阻尼影响的W-like态的纠缠纯化。在腔QED系统中，基于三能级原子与腔场和经典场大失谐相互作用模型，提出了两类部分纠缠三原子W态的纠缠浓缩方案，即系数已知和系数未知两类。首先提出了两个系数已知的部分纠缠三原子W态的纠缠浓缩方案。通过引入一个辅助原子，并选择合适的相互作用时间和简单的单量子比特操作，可以概率地实现纠缠浓缩。然后，提出了系数未知的部分纠缠三原子W态的纠缠浓缩方案。参与浓缩的三方之一适当选择相互作用时间和单量子比特操作可概率地实现纠缠浓缩，并发现在纠缠浓缩过程中可以概率地获得非局域的最大纠缠对资源和可再浓缩的三原子纠缠资源。提出的纠缠浓缩方案降低了对腔品质因数的要求，而且方案对腔衰减都是不敏感的。利用交叉克尔非线性提出了系数未知的部分纠缠三光子W态的两个纠缠浓缩方案。交叉克尔非线性是构造量子非破坏探测器的有力工具。第一个纠缠浓缩方案主要是基于一次量子非破坏测量，第二个纠缠浓缩方案主要利用了两个两量子比特偏振宇称非破坏探测器。两个方案都只需要参与纠缠浓缩的一方利用较少的线性光学元件和交叉克尔介质进行局域操作，并通过与另外两方进行经典通信。纠缠浓缩方案的成功概率更高，而且不需要复杂的单光子探测器。此外，第一个纠缠浓缩方案可概率地获得宝贵的局域和非局域最大纠缠对资源。第二个纠缠浓缩方案能概率地获得可再被浓缩的三光子纠缠态，所以可分级纠缠浓缩获得更高的产额。针对受幅值阻尼影响的三量子比特W-like态，提出了基于局域受控非操作的2→1迭代纠缠纯化方案，给出了纠缠纯化范围的解析表达式，分析了纠缠纯化过程中的单量子比特操作的重要性，讨论了一般形式的非对称W态的纠缠纯化，并指出在纠缠纯化过程中可以概率地获得非局域最大纠缠对资源。W-like态是更一般形式的W态，所以提出的迭代纠缠纯化方案不仅适用于幅值阻尼影响的对称W态，也适用于幅值阻尼影响的非对称W态，提出的纠缠纯化方案更具有一般性。
贺启亮[8]（2012）在《腔QED系统中量子关联的理论研究》文中指出量子信息理论是一门新兴交叉学科,它是将经典信息理论推广到量子世界的必然的结果。从二十世纪末开始,由于其在军事、科学和产业上巨大的潜在应用价值,量子信息理论已经引起了科学界和产业界的高度重视,各国政府也已经在这方面的研究中投入了大量的人力和物力。量子信息理论包括：量子隐形传态、量子计算、量子密集编码、远程量子通信、量子密码术等等不同的研究领域。在量子信息理论中,由于量子关联作为一种量子资源在不同的量子任务中起着非常重要的作用,所以它成为了量子信息理论中近几年来理论和实验上研究的热点领域之一。对于量子关联的制备、存储、控制和传输等等方面的研究,科学家们主要是集中在一些具有量子比特可集成性的量子系统上来进行的,比如：腔QED系统,量子点系统、自旋系统、超导约瑟夫森结系统等等。其中,腔QED系统被认为是比较具有应用前景的量子硬件系统之一。本论文的工作主要包括两个大的方面,第一方面主要研究了存在耗散的情况下,腔QED系统中量子关联的动力学演化,以及利用动力学退耦合技术来防止或者最小化环境噪音对目标量子比特的影响。我们研究了两个原子分别与两个独立的耗散腔相互作用系统中的量子谐错（quantum discord）的动力学演化。经过研究发现,在某些特定的初始条件下,腔QED系统中两原子间的量子谐错在一段时间内会保持不变,即两原子间将会出现从经典退相干到量子退相干的突然转变现象。这里值得指出的是这段量子谐错保持常量的时间,对于基于量子关联的量子信息任务来说是非常重要的。另外,当原子和腔场经过较长的相互作用时间之后,两原子间的总关联、经典关联和量子谐错都会趋于一个稳定的值,特别,对于不同的初始条件,如果我们选择合适的腔场耗散率与原子光场耦合强度的比值,那么两原子间的量子谐错将一直保持不变。我们还研究了两个原子与一个共同的耗散腔相互作用系统中腔场耗散对两原子间量子谐错的影响,研究发现对于不同的初始态,两原子间的量子谐错的动力学行为是非常不同的。接着,我们还研究了由腔场耗散诱导两原子间谐错的可能性,计算表明,随着时间的演化可以诱导出两原子间非零的量子谐错。如何延长量子谐错的转变时间对于量子信息科学来说是非常重要的,那是因为它可以提供更多的时间来实现量子信息过程。这里,我们提出了一个利用动力学退耦合脉冲来延长转变时间的方案。我们研究了在具有1/f光谱密度的有限温度的环境下两个量子比特之间的量子关联动力学演化。发现,两量子比特间也会出现突然转变现象,并且转变时间也就是两量子比特间量子谐错保持常量的时间与初态系数,量子比特与环境间的耦合强度和环境温度有着密切的关系。特别,我们可以通过动力学退耦合脉冲来延长突然转变的时问。此外,我们还考虑了基于光纤耦合腔场系统中纠缠和纠缠态的传输方案,通过对比不同初始参数对传输方案的影响,并从中找到了合适的初始参数以实现最优化的传输纠缠和纠缠态的方法。另一大的方面,我们研究了利用非线性克尔介质来控制和提高原子与原子之间的量子关联,以及在存在相位耗散的情况下,利用非线性克尔介质和偶极偶极相互作用来提高不同两体子系统间的稳态量子关联。我们首先研究了如何利用非线性克尔介质来控制和提高两个没有相互作用的原子分别与各自的腔场相互作用系统中两原子间的量子纠缠和量子谐错。研究表明在某些特定的初始条件下,纠缠会突然消失,也就是说纠缠会有一段时间为零。这段纠缠为零的时间对于基于量子纠缠的量子信息任务来说是非常不利的,所以如何消除这种现象也就吸引了大量研究人员的关注。这里,我们可以通过调节非线性克尔系数来减小两原子间的纠缠突然死亡的时间,也可以提高两原子间的量子谐错。特别,如果克尔系数足够大时,纠缠突然死亡现象将会消失。我们还研究了两个原子与一个共同的腔场相互作用系统中非线性克尔介质和偶极偶极相互作用对两原子间纠缠突然死亡现象和三粒子纠缠的影响。发现,非线性克尔介质和偶极偶极相互作用都可以削弱纠缠突然死亡现象,其中非线克尔介质的影响更为明显。其次,我们还发现我们可以通过调节克尔系数和偶极偶极相互作用强度的数值来调整系统中三粒子纠缠出现的时间。此外,我们在腔场存在相位耗散的情况下,研究了非线性克尔介质和偶极偶极相互作用对系统中量子关联动力学的影响。发现可以通过应用非线性克尔介质来压制两个没有相互作用的原子分别与各自的腔场相互作用系统中相位耗散的影响从而改善两原子间的量子谐错。我们还可以通过调节克尔系数和偶极偶极相互作用强度来改善两个原子与一个共同的腔场相互作用系统中腔场相位耗散的影响从而提高系统中任意两个子系统间的稳态量子谐错。
吴怀志[9]（2011）在《利用双模腔QED和中性里德伯原子系统进行量子信息处理》文中进行了进一步梳理在本论文中，我们主要研究基于腔QED系统和中性里德伯原子系统的量子信息处理方案。在量子光学中，非经典光场通常由Wigner函数或者Glauber-Sudarshan P函数定义。非经典光场的特性（如压缩、光子亚泊松分布等）通常由Mandel Q因子、二阶关联函数等物理量描述。利用这些物理量，在第二章第一部分中，我们讨论了双模场与Λ型三能级原子相互作用系统的压缩性质、光子统计和Cauchy-Schwarz不等式的违背等，此外，我们研究了双模场的关联函数。在第二部分中，我们提出直接测量双模场Wigner函数的方案。在这个方案中，正交偏振腔模与强驱动多能级原子的相互作用可以用时间平均有效哈密顿来描述，该有效哈密顿与光子数算符对易。原子基态的探测几率直接给出相平面空间上一点的Wigner函数的大小，我们把它推广至光场的非破坏性测量。一个原子穿过多个光学腔的实验装置可用于纠缠量子化腔场。量子计算的逻辑0和1可以分别由单光子的左旋偏振态和右旋偏振态表示。利用这个装置，在第三章中，我们首先讨论通过绝热演化制备四模光子纠缠态的方案。该方案对原子位置的浮动和激光脉冲精确度的微小变化不敏感。接着，我们讨论在经典场驱动下，原子通过两个独立的拉曼跃迁过程与两个正交偏振模同时耦合制备多个腔模一维团簇态的方案。在大失谐条件下，原子自发辐射对态制备的影响可以减弱。第四章主要讨论原子比特团簇态的制备和量子逻辑门的实现。原子的超精细能级用于存储量子信息。为了制备原子团簇态，我们使用包含光子探测器的腔QED实验系统。如果在态制备过程中没有光子泄漏，系统的耗散动力学可以由非厄密哈密顿描述。光子探测事件最终用于确认实验过程的成功与否。在第二部分，我们指出基于完整的纠缠通道，两个远程量子比特的量子逻辑门可以通过纠缠交换和纠缠纯化实现。这个方案可以在各种物理系统中实现。利用囚禁原子作为物质比特，光子作为飞行比特，我们给出了在双模腔QED系统中实现该方案的例子。第五章主要研究中性里德伯原子系统中量子逻辑门的实现。中性原子通过里德伯阻塞实现远距离相互作用。结合与经典类似的偶极相互作用和F rster相互作用，我们讨论了实现多比特量子相位门、两比特交换门、两比特几何相位门等几个方案。在这些方案中，原子都不需要单独控制。我们详细讨论了不完美里德伯阻塞、范德瓦尔斯弱相互作用和原子自发辐射对量子逻辑门保真度的影响。最后，我们对基于中性里德伯原子系统量子计算的可扩展性做了简要讨论。
张英杰[10]（2011）在《开放系统量子纠缠与量子关联动力学研究》文中研究说明量子信息学是二十世纪八十年代由量子力学、信息科学和计算机科学相结合而发展起米的新兴交叉科学。量子信息科学的诞生和发展,在科学和技术方面有着深远的意义。量子纠缠是实现量子信息与量子计算的核心资源,并且也是该领域展示出巨大优势和应用前景的根本因素。利用量子纠缠可以实现一些经典手段无法实现的任务,如量子隐形传态、量子密集编码、基于纠缠态的量子密码术等。然而在纠缠体系的分配和对粒子的操作过程中,每一个粒子不可避免地与外界环境发生作用,这种局域退相干最终将破坏整个量子系统的纠缠,从而限制纠缠在实际量子信息与量子计算中的应用。因此,研究各种环境模型下纠缠的动力学性质,特别是在实际物理系统中怎样去避免或者控制纠缠破坏是一个重要课题,这不仅对理解量子纠缠的基本概念具有重要的理论意义,而且对于实际量子信息过程与量子计算具有潜在的应用价值。本文主要内容包括以下几个方而：1.研究两个受强经典场驱动的二能级原子的纠缠动力学行为,其中两原子与腔场之间存在非共振相互作用。在该模型中考虑了原子与腔场的耦合参数和失谐量对原子间纠缠的影响,通过对腔QED中两个不同模型的分析,得到了原子纠缠发生突然死亡现象（ESD—Entanglement Sudden Death）的条件,即在原子与腔场的耦合参数大十原子与场之间的失谐量的条件下,不论两原子初始纠缠态为何类型,两原子ESD都会发生。2.研究开放系统与环境之间的纠缠转移和纠缠动力学。在两个量子比特分别与各自环境耦合的情况下,研究发现比特间的纠缠可以出现纠缠突然死亡现象和两环境间的纠缠可以突然产生（ESB—Entanglement Sudden Birth）.选择Markovian环境和Non-Markovian环境进行讨论,在Markovian环境下,考虑了初始状态的纯度对两个光子量子比特间的纠缠演化的影响,得到两光子比特间初始纠缠态的纯度可以控制ESD和ESB出现的时间：在Non-Markovian环境下,主要考虑不同比特间的纠缠转移问题,两热库间的纠缠和局域对纠缠在纠缠转移过程中起到了桥梁作用。3.考虑两个二能级原子非共振地与各自的耗散腔场（Non-Markovian热库）的耦合模型。研究了原子系统与两热库间的纠缠转移,对两个Bell型的纠缠初态|Φ>和|Ψ>,原子纠缠可以完全地转移到两热库上去,纠缠转移的速度可以通过调节原子与腔场赝模的耦合参数、失谐量以及腔场赝模的耗散率来控制。进而研究了N个量子比特分别与N个Non-Markovian热库相互耦合的模型,初始N个量子比特处于混合的GHZ型纠缠态,利用对多体系统进行两体分割求转置矩阵负本征值的方法研究多体纠缠动力学。得到纠缠的动力学行为和N量子比特纠缠的恢复都与量子比特数N和初始纠缠态的纯度有着密切的关系；而对初始N个量子比特处于混合的W型纠缠态时的情况进行研究,发现对N较小的系统而言,量子比特纠缠会发生ESD和热库间会出现ESB。但是在大N极限下,量子比特ESD现象和热库间ESB现象都不会发生。4.利用赝模方法精确地描述了分别处于各自光子禁带中的两比特间的ESD现象和纠缠俘获现象。研究表明：通过改变比特与赝模间的失谐量以及热厍谱分布可以有效地推迟纠缠突然死亡现象的发生时间,特别是比特处于具有两个极点的光子禁带模型描述的环境中时,在弱耦合机制下,比特间纠缠可以发生纠缠俘获现象,且ESD现象可以得到抑制。5.研究了系统与热库间的初始关联对纠缠动力学和量子关联动力学的影响。在两个量子比特与同一热库相互作用的精确可解的模型中,初始系统与热库间存在关联,且同时考虑了马尔科夫效应和非马尔科夫效应,即在非马尔科夫效应下出现振荡演化；而在马尔科夫效应下没有振荡行为。首先给出了两种不同系统—环境初始关联态（一个是既包括量子关联又包含经典关联,另一个只包含经典关联）下纠缠的动力学演化。初始的关联抑制了ESD和ESB现象的出现,ESD和ESB只有在系统与环境问没有初始关联的条件下发生。对于初始纠缠的两量子比特,初始的量子关联不仅能够抑制纠缠的衰减,也能增大初始比特间的纠缠。当初始两比特是分离时,初始的量子关联会在演化中导致较大的纠缠产生。并且还发现初始系统—环境关联不仅可以增加比特问量子关联,也可以最终产生较大的量子关联渐进值。系统—环境初始关联还可以有效的抑制比特间量子关联的衰减。
二、利用多原子与腔场的非共振相互作用实现多原子纠缠态与量子信息（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、利用多原子与腔场的非共振相互作用实现多原子纠缠态与量子信息（论文提纲范文）
（1）腔QED系统中原子纠缠态的制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子纠缠的研究背景 |
| 1.2 纠缠态制备的研究现状 |
| 1.3 纠缠制备的理论基础 |
| 1.3.1 量子开放系统的演化 |
| 1.3.2 量子纠缠 |
| 1.3.3 腔QED系统中的相互作用 |
| 1.4 本文主要的研究内容 |
| 第2章 腔QED系统中利用纠缠交换制备二原子三维纠缠态 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 物理模型和哈密顿量 |
| 2.3 原子与腔场之间的纠缠 |
| 2.4 原子之间的纠缠 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 腔QED系统中基于纠缠交换和李雅普诺夫控制的三原子GHZ态和W态制备 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 在非马尔可夫环境中利用纠缠交换制备三原子GHZ态 |
| 3.2.1 物理模型和动力学演化 |
| 3.2.2 原子与腔场之间的纠缠 |
| 3.2.3 原子之间的纠缠 |
| 3.3 在腔-光纤-腔系统中利用李雅普诺夫控制制备三原子W态 |
| 3.3.1 物理模型和哈密顿量 |
| 3.3.2 封闭系统中的李雅普诺夫控制 |
| 3.3.3 开放系统中的李雅普诺夫控制 |
| 3.3.4 时间优化的李雅普诺夫控制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 腔QED系统中利用原子集体激发和单光子测量制备多原子NOON态 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 利用原子集体激发制备NOON态 |
| 4.2.1 物理模型与等效哈密顿量 |
| 4.2.2 系统的动力学演化与NOON态的制备 |
| 4.2.3 四原子NOON态的制备 |
| 4.3 利用单光子测量制备NOON态 |
| 4.3.1 物理模型与哈密顿量 |
| 4.3.2 NOON态的制备步骤 |
| 4.3.3 耗散对NOON态制备的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）耗散机制下分布式量子纠缠的制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究基础及现状 |
| 1.2.1 量子纠缠 |
| 1.2.2 量子主方程 |
| 1.2.3 基于幺正动力学的制备方案 |
| 1.2.4 利用耗散过程制备纠缠 |
| 1.3 研究的目的及意义 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第2章 利用单边量子比特驱动实现耗散辅助的分布式稳态纠缠的制备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 在腔-光纤-腔系统中利用单边量子比特驱动制备分布式纠缠态 |
| 2.2.1 模型与哈密顿量 |
| 2.2.2 缀饰态表象下的哈密顿量和耗散过程 |
| 2.2.3 利用耗散过程制备目标纠缠态 |
| 2.2.4 可行性分析 |
| 2.2.5 基于分布式稳态纠缠的量子隐形传送 |
| 2.3 在耦合腔系统中利用单边量子比特驱动制备分布式纠缠态 |
| 2.3.1 理论模型 |
| 2.3.2 稳态纠缠的制备 |
| 2.3.3 数值模拟和分析 |
| 2.3.4 稳态方程的解析形式 |
| 2.3.5 基于分布式稳态纠缠的量子态转移 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 在耦合腔中同时利用腔模泄露和原子自发辐射构建分布式稳态纠缠 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 耦合腔模型及哈密顿量 |
| 3.3 哈密顿量驱动系统态转化过程 |
| 3.4 同时利用两种耗散机制制备目标纠缠 |
| 3.5 数值模拟和讨论 |
| 3.6 利用不同的跃迁通道制备目标态 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 利用集体光子衰减制备远距离原子多体稳态纠缠 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 腔-光纤-腔系统和哈密顿量 |
| 4.3 多体远距离原子纠缠的制备 |
| 4.4 保真度和纯度的数值模拟 |
| 4.5 方案的有效性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 同时利用固态系统中两种耗散因素制备氮空穴色心之间可调的分布式稳态纠缠 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 氮空穴色心与微环共振器耦合模型 |
| 5.3 KLM-型稳态纠缠的制备 |
| 5.3.1 利用非局域场模衰减制备纠缠 |
| 5.3.2 利用NV色心的自发辐射制备纠缠 |
| 5.3.3 同时利用两个耗散因子制备纠缠态 |
| 5.3.4 KLM-型稳态纠缠的可调性质 |
| 5.4 方案的鲁棒性 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）在光学腔中自旋压缩态产生的研究（论文提纲范文）
| 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 |
（4）基于耦合腔阵列的多原子比特纠缠态制备（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 量子纠缠态 |
| 1.1.1 量子纠缠态简介 |
| 1.1.2 量子纠缠态描述 |
| 1.2 腔QED系统 |
| 1.2.1 耦合腔QED系统 |
| 1.2.1.1 直接耦合腔 |
| 1.2.1.2 间接耦合腔 |
| 1.3 量子Zeno动力学 |
| 1.3.1 连续耦合操作下的量子Zeno效应 |
| 1.4 绝热捷径技术 |
| 1.4.1 无跃迁量子寻迹算符 |
| 1.4.2 不变厄米算符反向驱动 |
| 1.5 本文研究重点及主要内容 |
| 第二章 在二维耦合腔阵列中确定性的制备四原子纠缠态 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 在共振相互作用下制备四原子纠缠态 |
| 2.3 非共振相互作用下的耦合腔动力学现象 |
| 2.4 纠缠态的保真度讨论 |
| 2.5 总结 |
| 第三章 在耦合腔系统中通过无跃迁量子驱动制备多原子纠缠态 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.3 提出基于无跃迁量子驱动的绝热捷径方案去制备W态 |
| 3.3.1 使用无跃迁量子驱动构建绝热捷径方案 |
| 3.3.2 基于绝热捷径方案快速制备W态 |
| 3.4 通过绝热捷径方案快速制备N原子W态 |
| 3.5 总结 |
| 第四章 在耦合腔系统中利用绝热捷径实现多个原子系综纠缠态的快速制备 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 Lewis-Riesenfeld相位 |
| 4.3 实现三个原子系综纠缠态的快速制备 |
| 4.4 数值模拟和讨论 |
| 4.5 实现N个原子系综纠缠态的快速制备 |
| 4.6 总结 |
| 第五章 在耦合腔系统中基于不变反向驱动方法实现三原子GHZ态的快速制备 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 实现三原子GHZ态的快速制备 |
| 5.3 数值模拟和讨论 |
| 5.4 总结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在校期间的研究成果及发表的学术论文 |
（5）基于NV色心—微腔耦合系统的量子信息处理（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 量子信息简介 |
| 1.1.1 量子比特 |
| 1.1.2 量子相位门 |
| 1.1.3 量子纠缠 |
| 1.1.4 量子信息传输 |
| 1.2 腔量子电动力学(QED)简介 |
| 1.2.1 微腔系统 |
| 1.2.2 Jaynes-Cummings模型 |
| 1.3 金刚石内NV色心 |
| 1.3.1 NV色心的能级结构及光学跃迁 |
| 1.3.2 NV色心内的电子自旋操纵 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第二章 量子态转移 |
| 2.1 量子ZENO动力学简介 |
| 2.2 基于量子ZENO动力学的量子态转移 |
| 2.2.1 理论模型 |
| 2.2.2 方案设计 |
| 2.2.3 实验可行性讨论 |
| 2.3 耦合腔系统中的量子态转移 |
| 2.3.1 理论模型 |
| 2.3.2 方案设计 |
| 2.3.3 实验可行性讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 量子相位门 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 基于量子ZENO动力学的条件相位门 |
| 3.2.1 微腔-比特共振相互作用 |
| 3.2.1.1 理论模型 |
| 3.2.1.2 实现方案 |
| 3.2.1.3 实验可行性讨论 |
| 3.2.2 微腔-比特非共振相互作用 |
| 3.3 耦合腔系统中的非传统几何相位门 |
| 3.3.1 理论模型 |
| 3.3.2 方案设计 |
| 3.3.3 实验可行性讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 纠缠态制备 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 物理模型及有效动力学 |
| 4.3 两NV色心系综纠缠态的制备 |
| 4.3.1 任意纠缠态 |
| 4.3.2 NOON态 |
| 4.3.3 多维纠缠态 |
| 4.3.4 纠缠相干态 |
| 4.4 实验可行性讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 W态的制备和相位协变克隆 |
| 5.1 量子克隆简介 |
| 5.2 物理模型 |
| 5.3 W态的制备及相位协变克隆 |
| 5.4 保真度及实验可行性讨论 |
| 5.4.1 保真度与实验参数的变化关系 |
| 5.4.2 实验的可行性讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 NV色心-双模微腔系统的量子纠缠动力学 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 RAMAN过程中的量子纠缠动力学 |
| 6.2.1 物理模型 |
| 6.2.2 共生纠缠度的演化 |
| 6.3 实验可行性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 1. 内容总结 |
| 2. 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间的科研工作及发表的学术论文 |
（6）腔QED系统中原子系综纠缠态的制备（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 量子简介 |
| 1.1.1 量子纠缠提出的背景及其概念 |
| 1.1.2 几种常见的纠缠态 |
| 1.1.3 量子纠缠态的应用 |
| 1.1.4 原子系综的研究现状 |
| 1.2 腔量子电动力学(腔QED) |
| 1.2.1 腔QED概述 |
| 1.2.2 耦合腔QED系统 |
| 1.3 受激拉曼绝热过程(STIRAP) |
| 1.3.1 暗态绝热过程和绝热条件 |
| 1.3.2 受激拉曼绝热过程 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 腔QED系统中多原子系综的纠缠态的制备 |
| 2.1 背景介绍 |
| 2.2 模型 |
| 2.3 多个原子系综的W态的制备 |
| 2.4 多个原子系综的GHZ态的制备 |
| 2.5 实验可行性分析 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 耦合腔QED系统中两原子系综的纠缠态的制备 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 模型 |
| 3.3 基于绝热过程制备耦合腔中的原子系综的最大纠缠态 |
| 3.4 讨论和分析 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 光纤连接腔QED系统中原子系综的纠缠态的制备 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 模型 |
| 4.3 基于绝热过程制备3-原子系综的W态 |
| 4.4 讨论与分析 |
| 4.5 N-原子系综W态的制备 |
| 4.6 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（7）三量子比特W-like态的纠缠浓缩和纠缠纯化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 量子纠缠与量子通信 |
| 1.2.1 量子纠缠 |
| 1.2.2 量子通信 |
| 1.3 量子纠缠提纯基本理论 |
| 1.3.1 纠缠浓缩 |
| 1.3.2 纠缠纯化 |
| 1.4 量子纠缠提纯研究进展 |
| 1.5 研究的目的和意义 |
| 1.6 本文研究的主要内容 |
| 第2章 腔QED中部分纠缠三原子W态纠缠浓缩 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 腔QED简要回顾 |
| 2.3 理论模型和基本操作 |
| 2.3.1 理论模型 |
| 2.3.2 基本操作 |
| 2.4 系数已知的部分纠缠三原子W态浓缩 |
| 2.4.1 纠缠浓缩方案 |
| 2.4.2 分析与讨论 |
| 2.5 系数未知的部分纠缠三原子W态浓缩 |
| 2.5.1 纠缠浓缩方案 |
| 2.5.2 分析与讨论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 利用交叉克尔非线性的部分纠缠三光子W态纠缠浓缩 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基本线性光学元件 |
| 3.3 基于交叉克尔非线性的量子非破坏测量 |
| 3.4 部分纠缠三光子W态的纠缠浓缩 |
| 3.5 基于一次量子非破坏测量的纠缠浓缩 |
| 3.6 基于宇称非破坏探测器的纠缠浓缩 |
| 3.6.1 两量子比特偏振宇称非破坏探测器 |
| 3.6.2 基于宇称探测器的纠缠浓缩方案 |
| 3.7 分析与讨论 |
| 3.7.1 纠缠浓缩方案的产额分析 |
| 3.7.2 可行性分析与讨论 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 三量子比特W-like态的纠缠纯化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 幅值阻尼中的W-like态 |
| 4.3 三量子比特W-like态的纯化 |
| 4.3.1 三量子比特W-like态纯化的一般方案 |
| 4.3.2 对称三量子比特W态的纯化 |
| 4.3.3 非对称三量子比特W态的纯化 |
| 4.4 分析与讨论 |
| 4.4.1 纠缠纯化过程中的单量子比特操作 |
| 4.4.2 一般形式的非对称W态的纯化 |
| 4.4.3 作为纠缠纯化副产品的纠缠资源 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）腔QED系统中量子关联的理论研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目次 |
| 1 引言 |
| 2 量子信息学和量子光学中的一些基础知识 |
| 2.1 密度矩阵和约化密度矩阵 |
| 2.2 量子比特和量子门 |
| 2.3 量子计算和量子算法 |
| 2.4 量子隐形传态 |
| 2.5 量子纠缠和度量方法 |
| 2.6 量子谐错(quantum discord) |
| 2.7 腔量子电动力学(OED)简介 |
| 3 基于腔QED系统的量子关联的研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 基于耗散腔QED系统的量子关联动力学演化 |
| 3.3 有限温度环境中的两量子比特的量子关联动力学的操控 |
| 3.4 利用光纤在腔之间传递多原子纠缠和纠缠态 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 在腔QED系统中利用kerr介质进行量子关联操控 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 无耗散下利用kerr介质操控量子纠缠动力学 |
| 4.3 加入kerr介质的腔QED模型及其演化 |
| 4.4 利用kerr介质压制相位耗散改善腔QED中的量子关联 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间主要研究成果 |
（9）利用双模腔QED和中性里德伯原子系统进行量子信息处理（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 量子计算简介 |
| 1.1.1 量子比特 |
| 1.1.2 量子纠缠 |
| 1.1.3 量子逻辑门 |
| 1.1.4 可实现量子计算的物理系统 |
| 1.2 腔量子电动力学（腔 QED）系统 |
| 1.2.1 微腔中光与原子的强耦合相互作用 |
| 1.2.2 单模腔 QED 系统——Jaynes-Cummings (JC) 模型 |
| 1.2.3 双模腔 QED 系统——JC 模型的推广 |
| 1.3 中性里德伯原子系统 |
| 1.3.1 里德伯原子 |
| 1.3.2 外电场中的里德伯原子及偶极-偶极相互作用 |
| 1.3.3 从 F(o|¨)rster 过程到范德瓦尔斯相互作用 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第二章 双模腔场的非经典特性和 Wigner 函数测量 |
| 2.1 光场的 Wigner 函数和非经典特性 |
| 2.2 双模相干场与三能级Λ型原子相互作用系统中的非经典特性 |
| 2.2.1 非经典特性度量参数和腔模关联函数 |
| 2.2.2 Λ型原子与双模场相互作用 |
| 2.2.3 腔场非经典特性和关联函数的数值分析 |
| 2.3 经典场驱动下双模腔场 Wigner 函数的直接测量 |
| 2.3.1 理论模型和系统有效哈密顿 |
| 2.3.2 有效哈密顿的准确性 |
| 2.3.3 Wigner 函数的直接测量 |
| 2.3.4 光子数的量子非破坏性（QND）测量 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 双模腔场的量子态制备 |
| 3.1 基于绝热演化的四模光子纠缠态的制备 |
| 3.1.1 原子与腔场、驱动经典场的相互作用 |
| 3.1.2 通过暗态的绝热演化制备光场纠缠态 |
| 3.1.3 可行性分析 |
| 3.2 多个腔模一维团簇态（Cluster state）的制备 |
| 3.2.1 方案基本原理和系统态演化 |
| 3.2.2 原子-光子逻辑门 |
| 3.2.3 正交偏振模一维团簇态 |
| 3.2.4 方案成功几率和保真度 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于双模腔 QED 的原子比特纠缠态及量子逻辑门的实现 |
| 4.1 多原子一维团簇态（Cluster state）的制备 |
| 4.1.1 理想情况下原子比特一维团簇态的制备 |
| 4.1.2 腔场耗散的影响 |
| 4.1.3 实验可行性分析 |
| 4.2 远程原子比特量子逻辑门的实现 |
| 4.2.1 远程量子逻辑门协议 |
| 4.2.2 协议的物理实现 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于中性里德伯原子系统的量子信息处理器 |
| 5.1 基于对称里德伯阻塞相互作用的量子计算 |
| 5.1.1 两原子量子逻辑门 |
| 5.1.2 里德伯原子系综 |
| 5.1.3 实验进展及面临的问题 |
| 5.2 基于非对称里德伯阻塞相互作用的量子计算 |
| 5.2.1 非对称里德伯阻塞相互作用 |
| 5.2.2 非对称里德伯阻塞用于量子信息处理 |
| 5.2.3 多比特量子相位门 |
| 5.2.3.1 物理模型 |
| 5.2.3.2 方案概述 |
| 5.2.3.3 里德伯相互作用强度 |
| 5.2.3.4 误差分析和主方程模拟 |
| 5.2.4 两比特量子交换门 |
| 5.2.4.1 物理模型 |
| 5.2.4.2 原子的单激发 |
| 5.2.4.3 量子态交换 |
| 5.2.4.4 实验可行性分析 |
| 5.2.5 两比特几何相位门 |
| 5.2.5.1 物理模型 |
| 5.2.5.2 系统的暗态演化和几何相位门 |
| 5.2.5.3 实验可行性和误差分析 |
| 5.3 中性里德伯原子系统量子计算的可扩展性 |
| 5.3.1 原子分布和量子门阵列 |
| 5.3.2 多原子系统集合编码 |
| 5.4 总结与展望 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间的科研工作及发表的学术论文 |
（10）开放系统量子纠缠与量子关联动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 量子纠缠 |
| 1.2.1 量子纠缠度量 |
| 1.2.2 常用的量子纠缠态 |
| 1.3 量子discord定义及度量 |
| 1.3.1 量子discord与经典关联 |
| 1.3.2 两体量子discord的分析表达式 |
| 1.4 量子退相干和开放系统的演化 |
| 1.4.1 量子退相干 |
| 1.4.2 Markovian近似下的Lindblad主方程 |
| 1.4.3 Non-Markovian动力学的研究方法 |
| 1.5 全文的内容安排 |
| 第二章 强经典场驱动下两原子纠缠突然死亡现象 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单Jaynes-Cummings模型 |
| 2.3 双Jaynes-Cummings模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 Markovian和Non-Markovian环境下的纠缠突然死亡和产生 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Markovian环境下ESD和ESB |
| 3.3 Non-Markovian环境下纠缠转移 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Non-Markovian环境下多体纠缠动力学 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 在耗散腔中Non-Markovian效应对两体纠缠的影响 |
| 4.2.1 理论模型 |
| 4.2.2 纠缠动力学和数值分析 |
| 4.3 Non-Markovian环境下多体纠缠的ESD和ESB |
| 4.3.1 物理模型和多体纠缠度量 |
| 4.3.2 数值结果和讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 光子禁带中纠缠突然死亡现象 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论模型与两比特动力学 |
| 5.3 数值结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于系统—环境初始关联下的系统动力学行为 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 系统—环境初始关联存在下的纠缠动力学 |
| 6.2.1 理论模型 |
| 6.2.2 数值结果与讨论 |
| 6.3 系统—环境初始关联存在下的量子失协动力学 |
| 6.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表和完成的学术论文 |
| 致谢 |
四、利用多原子与腔场的非共振相互作用实现多原子纠缠态与量子信息（论文参考文献）
- [1]腔QED系统中原子纠缠态的制备[D]. 李闯. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [2]耗散机制下分布式量子纠缠的制备[D]. 金钊. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [3]在光学腔中自旋压缩态产生的研究[D]. 刘刚. 温州大学, 2019(01)
- [4]基于耦合腔阵列的多原子比特纠缠态制备[D]. 黄晓彬. 福州大学, 2016(07)
- [5]基于NV色心—微腔耦合系统的量子信息处理[D]. 苏万钧. 福州大学, 2014(10)
- [6]腔QED系统中原子系综纠缠态的制备[D]. 张春玲. 福州大学, 2014(10)
- [7]三量子比特W-like态的纠缠浓缩和纠缠纯化[D]. 孙立莉. 哈尔滨工业大学, 2013(01)
- [8]腔QED系统中量子关联的理论研究[D]. 贺启亮. 浙江大学, 2012(05)
- [9]利用双模腔QED和中性里德伯原子系统进行量子信息处理[D]. 吴怀志. 福州大学, 2011(05)
- [10]开放系统量子纠缠与量子关联动力学研究[D]. 张英杰. 曲阜师范大学, 2011(09)