纠缠比特在不同噪声环境和信道下演化规律的实验研究

量子信息技术主要基于量子纠缠,量子纠缠源作为重要的相干叠加态,其相干性很容易受到环境的影响而变得非常脆弱,甚至导致量子信息处理的失败.因此,全面揭示不同噪声环境和不同噪声信道下量子纠缠源演化规律,进而探寻抑制退相干的方法就显得至关重要.本文以量子信息最基本的单元-两比特纠缠对作为研究对象,实验上利用线性光学系统模拟了比特翻转和相移噪声(集体和非集体),研究了纠缠源在不同噪声环境及单、双和混合噪声信道下保真度的变化规律.实验结果表明:对同一种噪声类型,当纠缠比特经过双通道噪声环境时,其纠缠特性破坏得快;当纠缠比特经过非集体环境时,其纠缠特性消失得快.对不同噪声类型比较,结果表明比特翻转噪声相对于相移噪声更容易破坏纠缠特性.所得结论对纠缠退相干的理论和实验研究具有重要的借鉴意义,同时对基于非线性光学系统的量子信息处理技术具有重要的应用价值.

光子纠缠态在海洋湍流中纠缠退化的研究

基于量子光学和Kolmogorov海洋湍流谱理论,建立了双量子比特路径纠缠态在海洋湍流中传输的数学模型,得到了其纠缠退化的解析表达式。利用共生纠缠度度量方法,进一步数值分析了双量子比特路径纠缠态在海洋湍流中的纠缠退化问题。结果表明:双量子比特路径纠缠态在海洋湍流中传输时,其纠缠退化程度与制备该纠缠态的实验装置密切相关。空间距离分布较小的双量子比特路径纠缠态在海洋湍流中传输时纠缠保真度较高。通过数值计算进一步定量分析了多种海洋湍流因素及传输距离对纠缠态退相干问题,得出了双量子比特路径纠缠态在均方温度耗散率较低且动能耗散率较大的海洋湍流中传输时纠缠保真度较高。研究结果对基于光子纠缠态的远距离水下量子通信具有参考意义。

非线性Jaynes-Cummings模型纠缠演化和最大纠缠态产生

利用数值计算的方法,研究了Kerr介质腔中的J-C模型二能级原子和单模光场作用过程中信息熵和纠缠演化,得到了Kerr效应对纠缠态纠缠性质的影响。结果表明,Kerr介质对耦合体系的纠缠度有强烈的影响,在合适的Kerr效应下,量子态将长时间保持最大纠缠.

反射式鬼成像在海洋湍流中的成像分析

基于惠更斯-菲涅尔原理和鬼成像理论,研究了反射式无透镜鬼成像在Kolmogorov海洋湍流中目标成像问题,得到了成像脉冲响应函数和可见度理论表达式。结果表明随着目标随机反射角的增大,关联重构的图像质量将会失真退化.为进一步分析海洋湍流对目标图像质量的影响,数值模拟了不同探测距离、不同海洋湍流情况下鬼成像的可见度,得到了海洋湍流作用下的鬼成像目标探测规律.该研究对远距离自适应水下鬼成像大规模应用具有重要的理论指导意义.