耗散腔量子电动力学系统中量子Fisher信息和量子相干性分布

基于耗散腔量子电动力学系统,研究了两量子比特间的量子Fisher信息和量子相干性受环境耗散的影响。发现量子Fisher信息在初始时刻会随着时间的演化而增大,而且经过较长相互作用时间后,两量子比特间会呈现稳态的量子Fisher信息。其次,还发现环境耗散并不会完全摧毁两量子比特间的量子相干性,当作用时间较长时,稳态量子相干性可以在两量子比特间得以存活,并且稳态量子相干性对于系统的初始参数,环境的耗散系数以及腔场的平均光子数都非常敏感。最后,借助迹距离的方法,还探讨了环境耗散对于系统中量子信息流动的影响。

基于可调腔量子电动力学系统中多比特纠缠态的制备

量子纠缠态是量子信息处理和量子通信领域中的核心资源。在量子计算机的硬件研究中,超导系统具有较为突出的优势,本论文结合该系统最新的实验进展,提出了在可调腔量子电动力学系统中实现多比特量子纠缠态的制备方案,频率可调的超导腔与相位比特之间的耦合作用形成XY形式,通过调节腔场的频率依次与不同的比特一个接一个地共振作用,并控制合适的作用时间,将会便捷地实现纠缠态制备。基于该系统可控制强、相干性好、易扩展等优点,本方案在实验上具有一定的可行性和指导意义。

大失谐腔QED中任意初态双原子系统的量子信息保真度

运用全量子理论研究了大失谐腔QED中任意初态(纯态和混合态)两全同二能级原子的量子信息保真度.讨论了系统初态和原子耦合程度对量子信息保真度的影响;揭示了保真度演化的物理实质.结果表明,系统的保真度呈周期性演化,保真度演化的振幅的受原子混合度的调制,演化周期受原子耦合系数的控制.恰当选取两原子的初态、控制好相互作用时间,可以获得系统量子信息的高保真输出,产生在量子信息处理中有广泛应用的周期量子回声.

利用动力学去耦合脉冲增大和调节量子相干性和三体纠缠

本文研究了动力学去耦合脉冲对腔量子电动力学系统中量子相干性,量子失谐和量子纠缠的影响,发现动力学去耦合脉冲不仅能够增大系统中两原子之间的量子相干性,同时也能增大它们之间非经典关联(量子失谐和量子纠缠).另外,凭借迹距离的方法,探讨了动力学去耦合脉冲增大两原子之间量子相干性的原因,通过探究可以看出动力学去耦合脉冲能够控制和加速量子信息从其他子系统回流到两个原子中去,并减少两原子子系统和其他子系统之间的量子信息流动,从而增加两原子间的量子相干性和非经典关联.最后,利用保真度的方法研究了系统中三体纠缠出现的情况,结果显示在不同的时间,系统中会出现三体纠缠,特别值得指出的是,可以通过动力学去耦合脉冲来调节和增加系统中三体纠缠出现的时间.

色散吸收非对称介质光腔系统中光场量子起伏的功率谱

借助系统格林函数和色散吸收介质中电磁场量子化过程 ,通过数值计算研究非对称色散吸收介质光腔系统中光场量子起伏的功率谱 结果表明 ,介质的折射和吸收性质分别对真空场起伏功率谱的振荡频率、振幅产生影响 ,腔两侧介质折射系数的对称性能更有效地抑制腔外空间场起伏功率谱的振荡 ;介质折射系数愈大 ,则其中光场起伏功率谱振荡中心愈低、振荡频率愈大 ,与此同时 。

通过腔QED实现量子可控相位反转门

我们提出了一种实现量子可控相位反转门 (CPF)的方法 ,基于的是单光子脉冲和各携带有一个三能级离子的两个微球腔之间的相互作用。这种离子之间的CPF门具有高保真度和低错误率 ,并且稳定 ,易于扩展。在当前的腔QED技术下 ,我们的方案更有可操作性 ,在未来的量子计算机系统中有可能成为一个可应用的基本单元。

基于SQUIDs和腔场相互作用传送量子信息的方案(英文)

本文提出了一个基于SQUIDs和腔场的大失谐相互作用传送量子信息的方案,此方案可以直接地、百分之百地实现量子信息的传送.该方案中腔场和SQUIDs系统之间没有量子信息的传递,腔场只是虚激发,这样对腔的品质因子的要求大大的降低了.同时也可以在SQUIDs之间建立传送量子信息的量子网络.

基于光纤连接的耦合腔量子电动力学系统中三体纠缠动力学

考虑腔场初始处于弱相干场的情况,采用三体纠缠的张量计算法来度量三原子间的纠缠,研究了基于光纤连接的耦合腔量子电动力学系统中原子间三体纠缠动力学。通过数值计算讨论了腔-光纤耦合强度变化,以及弱相干场强度变化对原子间三体纠缠特性的影响。研究结果表明:随腔模和光纤模间耦合系数增大,原子间三体纠缠减弱。另一方面,随弱相干场强度增大,原子间的三体纠缠增强。

阶梯型三能级原子-腔耦合系统中Fock态的产生

探讨了阶梯形三能级原子 腔耦合系统中由绝热跟随技术引起的光子Fock态的产生 .结果发现 :对于单模腔QED系统 ,通过受激拉曼绝热跟随技术 ,在微波区域内可实现单光子Fock态的制备 ;对于双模腔QED系统 ,通过斯塔克移动的快绝热跟随技术可实现双光子对Fock态的产生 .

耦合腔系统中Bose-Hubbard模型与稳态制备的理论研究

该文研究两腔耦合系统,每个腔包含一个四能级原子,在强场驱动和大失谐条件下,得到系统的有效BoseHubbard哈密顿,通过改变经典场拉比频率进行量子操控,在拉比频率由小变大的过程中,系统经历由真空态向稳态的制备过程;通过模拟两腔之间的基态纠缠熵时,发现并得到最大熵的参数及纠缠熵的变化规律,为量子信息过程提供有效的模拟平台。

光学偶极俘获及单量子测量

对目前的腔QED系统实现强耦合的条件进行了讨论。主要内容包括 :获得强耦合的一般条件 ,我们目前的可能达到的最好结果分析 :不同腔组合可能达到的参数 ,与量子点、光子晶体、纳米腔以及微球腔QED的比较 ;单原子 (单光子 )测量的基本过程 :单原子辐射的基本特点 ,非经典性的测量 ,包括差拍测量 ,光子统计特性的分析。不同单光子量子态 (或多光子量子态 )在采用HBT实验测量中的修正等问题。对热光和相干光的初步实验对比证实了理论模型。原子操控的进展 :铯原子光学偶极俘获 ,最近的实验结果 ,利用CCD荧光探测对偶极阱的测量结果。

Λ-型三能级原子与V-型三能级原子耦合腔的动力学特性

研究了由一个Λ型三能级原子、一个V型三能级原子和光纤连接的双模腔构成的系统,给出了初始激发数为1时系统态矢的演化。通过对原子1、原子2、腔A、腔B和光纤模被激发的几率的计算,研究了系统的动力学行为。讨论了光纤模与腔场间的耦合强度变化对系统的动力学行为的影响。研究结果表明:随光纤模与腔场间的耦合强度增强,原子、腔A和腔B被激发的几率随时间演化的周期性增强,但腔A和腔B被激发的几率减小。另一方面,光纤模被激发的几率随光纤模与腔场间的耦合强度变化存在非线性关系。

量子导引在结构化环境中退相干演化

以腔量子动力学系统为研究对象,讨论量子关联态的可导引性在结构化光场环境中演化规律.系统与各自环境的相互作用导致了量子退相干,其过程可以通过量子噪声信道描述.从数学几何角度,我们通过量子导引椭体球的动态形变和体积变化,研究两体量子纠缠态中量子可导引性的动力学过程,分析了量子退相干对量子导引非对称性的影响.我们发现,随着量子关联态的演化,系统和各自环境的耦合会大大改变量子导引椭体球的形态,压缩其体积,从而降低量子导引.与单个系统经历量子噪声信道相比,在2个系统同时经历噪声信道的情形中,量子导引椭体球的形变更加剧烈.另一方面,当系统与环境发生强耦合时,与相同时间段内的弱耦合情况相比,量子导引的衰减被加速.

噪声环境中量子Fisher信息的几何表示

从数学几何角度研究了噪声通道中相位参数估计的量子Fisher信息。对于单量子态,参数估计精度可用态Bloch矢量在XY平面上的投影长度定量刻画。对于多体广义GHZ量子纠缠态,量子Fisher信息也可以用一个等效密度算子的Bloch矢量来描述。以腔量子动力学系统为研究对象,考虑一种典型的退振幅噪声通道,发现如果原子系统和环境场中心频率存在失谐量,环境与耦合增加会抑制量子Fisher信息的衰减,Bloch矢量也会保持在球体赤道表面振荡。相比于直积态,N个初始纠缠的广义GHZ态的量子Fisher信息会得到N倍的提高,但是其衰减也会加快。

A Scheme of Conditional Quantum Phase Gate for Dissipative Cavity QED System

We propose a scheme to implement a two-qubit conditional quantum phase gate via a single mode cavity and a cascade four-level atom assisted by a classical laser. The quantum information is encoded.on the Flock states of the cavity mode and the two metastable ground states of the atom. Even under the condition of systematic dissipations, this scheme can also be realized with fidelity of 98.6% and success probability of 0.767.

基于腔QED任意两个Bell态纠缠交换的量子隐写协议

根据腔量子电动力学(QED,quantum electrodynamics)原子的演化规律提出腔QED内新颖的量子隐写协议,其隐藏容量高达4bit。协议通过腔QED中任意两个Bell态纠缠交换,建立一个隐藏信道传送秘密信息。协议不需将多粒子量子纠缠态作为量子资源,也不涉及关于多粒子量子纠缠态的纠缠交换和量子测量。分析表明,本文协议能够抵抗截获-重发攻击、测量-重发攻击和纠缠-测量攻击,具有良好的安全性。

耦合原子与腔场多光子相互作用过程中的量子信息传递

建立了“多耦合原子-腔”系统的多光子相互作用模型．利用腔量子电动力学理论,研究了原子与腔场相互作用过程中量子信息传递的特性,分析了原子间耦合作用对量子信息传递的影响．结果表明：在一定的相互作用时间内,量子信息可以在腔场与原子间可逆传递或保持,原子间的偶极作用导致量子纠缠信息非完全传递和非完全保持．

基于原子与光场共振相互作用的W态融合

基于腔量子动力学(QED)系统,从N个原子和M个原子的W态中各取1个原子同时送入真空腔场,利用原子与腔场相互作用实现2个W态融合.当原子与腔场发生共振作用后,探测腔场.结果表明:若有1个光子,则初始的2个W态以一定概率融合为(N+M)个原子W态;若腔场中没有光子,则探测飞出2个原子,若2个原子中有1个原子处于激发态,则初始的2个W态以一定概率融合为(N+M-2)个原子W态;若2个原子均处于基态,则余下的(N-1)个原子W态和(M-1)个原子W态仍可按此方案循环融合.

通过对单原子的局域测量实现纠缠纯化

从两对原子的纠缠态出发 ,通过对单原子的局域测量 ,实现了纠缠的纯化 该方案不同于一般的通过联合的Bell基测量而实现纠缠纯化的过程 在此方案里 ,纯化包含两方面的含义 。