量子态演化过程中的保真度问题

论文摘要

近年来量子信息光学引起人们的极大兴趣,保真度是量子光学和量子信息科学两个领域中一个重要的概念,它是表示信息在传输过程中保持原来状态的程度,并广泛应用于量子通信和量子计算理论研究中。本文运用纯量子理论,研究了一些典型有意义的量子光学模型保真度演化规律对光场与原子相互作用的保真度演化特性作了较深入的研究,并引入描述量子信息传输性能好坏的另一个物理量保真度振幅,保真度越高,保真度振幅越小,系统的保真性能越好。文中具体研究了单模光场与原子相互作用系统、双模光场与原子相互系统、多光子过程与原子相互作用系统的保真度的演化特性,在文中我运用了全量子理论,并且考虑了原子间的偶极相互作用。通过计算Tavis-Cummings模型下压缩真空态的保真度,阐明了在双模压缩真空态与环境（原子）通过双光子发生相互作用过程中量子信息的保真程度随时间的演化关系。通过计算机模拟出两原子处于各种初态下时原子、光场和系统的保真度随时间的演化图象,分析出三者在压缩指数r、偶极相互作用常数gα和相位φ等改变时的变化情况,结果表明r和k值的改变对于提高保真度具有重要意义。当两原子处于基态时减小r和当两原子处于一Bell基时增大r都可以显著的提高体系的保真度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 量子信息科学简介
• 1.2 量子光学与量子信息学
• 1.3 问题的提出和研究该选题的意义
• 1.4 国内外对量子光学和量子信息的研究现状
• 第二章 量子信息基础理论
• 2.1 量子纠缠
• 2.2 混态演化及其主方程
• 2.3 保真度理论
• 2.3.1 保真度概念的提出
• 2.3.2 保真度概念的发展
• 2.4 密度矩阵
• 2.5 退相干的物理起源
• 2.5.1 与环境耦合造成的退相干
• 2.5.2 量子信息的衰减造成的退相干
• 第三章 利用腔量子电动力学实现量子信息研究
• 3.1 利用腔QED实现量子隐形传态远程克隆
• 3.2 利用双模压缩真空态实现量子态的远程传输研究
• 3.3 量子网络的腔QED方案
• 3.4 Jaynes-Cummings模型的态演化
• 第四章 双模压缩真空态在Tavis-Cummings模型中量子态保真度
• 4.1 问题的提出
• 4.2 理论模型及波函数
• 4.3 相互作用体系的量子态保真度
• 4.4 数值计算结果与分析
• 4.5 结论及探讨
• 第五章 下一步的工作
• 致谢
• 主要参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文