量子纠缠纯化与浓缩研究进展

高保真的量子纠缠是量子信息科学中最重要的物理资源之一,特别是在量子通信中。然而,在实际的传输和存储过程中,纠缠的量子系统将不可避免地遭受信道噪声和环境的影响,导致纠缠的量子系统出现退相干。纠缠纯化和纠缠浓缩就是两个用来克服退相干问题的量子技术,纠缠纯化是从混合纠缠态中提取高保真最大纠缠态的过程,而纠缠浓缩是从非最大纠缠纯态中提取最大纠缠态的过程。本文重点介绍一些重要的纠缠纯化和纠缠浓缩方案,以及他们的物理原理。     

科学家利用半导体芯片实现光子纠缠态

英国科学家近日利用一个半导体芯片实现了光子纠缠态，向实现量子计算又迈进了一步。该研究报告发表在最新一期英国《自然》杂志上。所谓纠缠态是指无论距离远近，两粒了状态表现完全一样的一种奇妙现象，爱因斯坦将其称为“鬼魅行为”,科学家认为，实现粒子的纠缠态对制造量子计算机和量子编码极为重要。此前，科学家曾利用激光实现了光子纠缠。此次，     

噪声对人的影响(Ⅰ)——噪声测量和噪声对语言通讯的影响

一、引 言 噪声是不需要的声音。人们所处环境中所有噪声的总和称为环境噪声,它可以在心理上或生理上对人产生不良的作用。在物理学中,噪声常指紊乱、断续或在统计上随机的声或其它振荡。但从对人的影响来说,任何使人们分心的,或感觉到干扰甚至不舒适的声音都是噪声。同样的声音在不同环境下对人的心理和生理影响是不同的,而每个人的心理和生理状态有较大的出入。所以噪声对人的影响问题是相当复杂的,它不仅仅由噪声的物理特性来确定,     

三粒子系统的解纠缠

给出了三粒子系统三类解纠缠的定义,研究了三粒子系统纯态解纠缠的三个基本规律,发现存在一些可以解纠缠为直积态集或“一粒子直积两粒子分离”态集或完全分离态集的三粒子纠缠态集,但一个普适的将三粒子纠缠态集解纠缠为直积态集或“一粒子直积两粒子分离”态集或完全分离态集的装置均不存在. 关键词： 解纠缠 三粒子系统     

基于绝热捷径快速实现远距离的四维纠缠态的制备

作为量子信息处理的载体,量子纠缠态一直以来都是量子信息领域的研究热点.相比于低维纠缠态,高维纠缠态使得量子通信具有更快的传输速度、更强的安全性、更高的噪声容忍阈值等特点.另外,绝热技术因其对实验参数起伏不敏感而被广泛应用于纠缠态的制备,然而绝热过程需要相当长的演化时间,因此绝热捷径应运而生.本文提出了一种采用无跃迁量子驱动构建绝热捷径实现快速制备两个原子的四维纠缠态的理论方案,该系统中的两个原子分别被囚禁在两个由光纤连接的双模腔中.为了获得一个技术上可操作的物理系统,本方案采用能级失谐设计出一个可精确驱动系统沿着某一个系统的瞬时本征态演化的哈密顿.该方案所采用的无跃迁量子驱动构建绝热捷径不仅大大缩短了演化时间,而且在实验上也比较容易实现.本文还数值模拟了消相干因素对四维纠缠态保真度的影响,结果表明,只要脉冲参数选取在一定范围内,光纤耗散、腔场耗散和原子自发辐射等不利因素都会被大大抑制.     

麦克斯韦妖与信息处理的物理极限

文章系统地评述了麦克斯韦妖佯谬相关的热力学基本观念的发端、历史沿革以及当前正在发展的科学前沿问题。文章作者从以下两个方面详细地阐述了为什么信息处理过程本质上是一个与麦克斯韦妖观念相“纠缠”的物理过程：(1)信息认知和提取可以辅助物理系统更有效地做功;(2)物理定律会对信息处理过程施加一个不可逾越的物理极限。这些分析与概念的澄清将有助于正确理解计算过程和热力学之间的关系。     

多模腔场与耦合原子之间量子纠缠信息的传递规律

提出了多个“耦合双原子-腔-多模光场”相互作用系统的集合模型,发现了该物理系统中量子纠缠信息的传递规律.即：处于基态的原子以特定速度通过处于纠缠态的腔场时,原子能够将光场的纠缠信息据为已有；反之,纠缠原子以特定速度通过真空场时,原子能把纠缠信息释放于腔中,这样便实现了腔-原子之间纠缠信息的交换传递.利用原子能够捡起、释放量子纠缠信息的特点,进一步实现腔-腔之间异地量子纠缠信息的传递.在不同条件下,量子纠缠信息还可以保持.     

量子态叠加效应从1cm扩展到54cm

正美国斯坦福大学的研究团队成功地让原子云处在相距半米的两个状态进行了叠加,这将量子态叠加效应的最大尺度纪录从1 cm扩展到了54 cm刷新纪录。研究团队认为,新研究成果可能意味着找到了量子世界与经典世界之间的分界点,因为相对那些量子水平的物体,新研究成果更适用于大尺度的宏观物体。在过去几年里,有关量子粒子甚至和整个原子纠缠的新闻被大量报道。目前研究人员想让在更远距离外的两个粒子纠缠,这就有了关于纠缠对象大小的问题。     

三能级原子与奇偶纠缠相干光作用的光场压缩

采用求解薛定谔方程和数值计算方法,研究了V型三能级原子与双模奇偶纠缠相干光场相互作用过程中的光场压缩效应,讨论了压缩效应与双模奇偶纠缠相干光场的纠缠程度、系统失谐量、双模光场的平均光子数和原子基态概率幅的依赖关系。结果表明：光场压缩效应与双模奇偶纠缠相干光场的纠缠程度、失谐量、平均光子数和原子初态相关联：双模纠缠相干光场处于非纠缠状态时的光场压缩量比光场处于纠缠状态时要大;原子处在单纯的基态或激发态时光场都有明显的压缩现象出现;而原子初态中基态和激发态的概率幅较接近时无光场压缩现象;无论光场是否处于纠缠态,只有两模平均光子数接近时,光场才会出现压缩效应。     

淮北煤炭师范学院物理系学科带头人

淮北煤炭师范学院物理系以“凝聚态物理”为重点建设学科，以“磁电子学材料与物理”、“低维半导体纳米材料与物理”、“论与计算物理”为三个主要研究方向。主要学科带头人有戴建明、王春瑞、吴向尧、杨一军、尹新国和李克平等6人。     

“潜在课程”在物理教学中的特效

教学中 ,存在着许多因素 ,它对学生学习知识 ,及对学生整体素质的提高 ,起潜移默化作用 ,这就是“潜在课程” .与正规课程相比 ,“潜在课程”在物理教学中 ,具有如下特征 :1　无计划性物理教学中 ,教师一般是有顺序、有步骤地向学生传授物理知识 ,讲究的是循序渐进 .但学生处于开放的环境之中 ,在生活中常常会接触到形形色色的事物 ,呈现在学生面前往往是偶发而又无序的 ,而学生对其感受处于无准备状态 ,经历生活多次体验 ,他们亦能从实践中总结出规律 ,尽管这些经验未必完善和真实 .如学生在游乐场玩耍 ,会感知惯性、感知速度的大小、感知…     

Tavis-Cummings模型中三体纠缠态纠缠量的演化特性

研究两个全同二能级原子与单模场相互作用的Tavis-Cummings模型中的量子纠缠.在场和两原子初始分别为真空场和纠缠或非纠缠状态下，得出体系状态将演化为三体近似W纠缠态.通过对纠缠量的计算得出：该三体近似W纠缠态纠缠量的演化特性将随三体所处的初始状态、原子间及原子与场间的耦合系数、失谐程度、原子反转粒子数的变化而变化.值得一提的是可得出原子间耦合作用强度对纠缠量的非线性效应，并且纠缠量展现出与原子反转粒子数一致的周期振荡现象. 关键词： W纠缠态 纠缠量 反转粒子数     

量子态的可分性与纠缠度量

正1.引言量子纠缠是量子物理区别于经典物理的特征之一,量子纠缠态在量子信息处理中起到关键的作用,是许多量子信息处理过程中必不可少的资源~([1])。例如在量子隐形传态中,利用一对分别处于甲地与乙地的纠缠粒子,可以把一个未知量子态从甲地传到乙地。对量子纠缠理论及其应用的研究,已经把数学、物理、计算、信息等许多领域紧密地结合了起来。量子态的纠缠度的大小,与量子信息处理的成功     

冷冻电镜:在原子尺度上观察生命

2017年的诺贝尔化学奖授予了3位冷冻电子显微学家,以表彰他们在冷冻电子显微镜技术上的奠基性工作,使直接观察溶液中处于生理或者接近生理状态的生物结构成为可能。获奖者都是具有物理学背景的生物学家,他们的获奖不但将冷冻电子显微带入了大众的视野,更体现了生物与物理,甚至与数学和计算机技术的多学科融合所带来的技术突破。文章将从多个方面来介绍冷冻电镜技术,展示科学家们是如何将对生命过程的观察放大到原子水平上的。     

用双光子偏振纠缠态验证“Bell—Kochen—Specker”理论的理论实验

量子纠缠是近年来基础物理中的热点话题之一。“Bell-Kochen-Specker”理论表明“背景无关”的隐变量理论与量子力学不相容，从而揭示了量子系统的整体相关性。本文在两篇文献的基础上，对电子偶素湮灭产生的双光子偏振纠缠态作了分析，说明在这种情况下“背景无关”隐变量理论与量子力学的不相容性。     

两腔级联纠缠增强的理论分析

高纠缠度的纠缠源是实现高保真度量子信息传输与处理的保障,因为受到光学元器件自身性能不完美的限制,通过有效的操控手段来提高光场的纠缠度是十分必要的.连续变量Einstein-Podolsky-Rosen纠缠态光场可以利用工作在阈值以下的非简并光学参量放大器来获得.将两个非简并光学参量放大器级联,可以利用第二个光学腔来操控第一个光学腔输出的纠缠态光场,在一定条件下实现光场的纠缠增强.本文通过理论分析设计出两种光学腔级联的实验系统,其中,纠缠产生装置采用具有三共振结构的半整块驻波腔,输出到目前为止世界上单腔获得两组份纠缠态光场纠缠度的最高值,操控光学腔采用驻波腔或四镜环形腔的结构.详细对比分析了不同结构的操控腔对纠缠增强效果的影响,得出利用不同腔形作为操控腔的最佳实验方案.同时分析了级联腔输出光场的纠缠度随不同物理参量的变化关系,得出进一步优化的最佳实验系统参量,为实验获得更高纠缠度的纠缠态光场提供了依据.     

国际物理教育一瞥

1993年7月20日至8月5日,我有机会参加了“’93桂林中外物理教师学术交流会”,并委托我的学生周爱民同志代表我参加了“第二次国际物理教育研讨会”。在这两个会上,我发表了三篇教学研究论文,聆听了各位代表的经验介绍,与中、外代表广泛地进行了各种形式的交流活动,从而提高了对物理教育的总体认识,进一步明确了物理教育的研究方向,增强了深化物理教育研究的信心。 一、问题与思考 物理学难教、难学是在世界范围内公认的一个问题,尽管各国在物理教育方面取得了不少成绩,但形势并不很乐观。在美国,中学生选学物理的人数不到20％;在日本,选学物理的人数也只有20％,显然这反应了对物理学的不太重视。针对这种情况,美国人提出了“不要谈科学,而要做科学”的口号,日本人近几年来开展了对“世界性的物理教育危机及对策”的大讨论,而德国人却提出“世界范围内物理教育的低效率”的问题。在我国,不少人也提出“物理教育需步出‘低谷’”的看法。国际上的国际物理教育委员会,亚洲的亚洲物理教育联络网,不少国家的物理教育国际交流组织,都开展了多种形式的交流、研讨活动,探索深化物理教育的新途径。 二、措施与对策 1.切实提高教师素质,德国人指出:要改善这种情况,必须要有好的教师,而这又有赖于师资教育质量     

发挥物理演示实验作用促进素质教育

物理学是一门以实验为基础的科学，而物理演示实验则是配合物理课堂教学的一种重要手段，成功的演示实验可以生动形象地将物理现象展现在学生面前，帮助他们理解讲课内容，激发他们的学习兴趣，从而促使他们去探索物理世界的奥秘。     

谁是人工氧化物界面二维电子气的父亲?

正大千世界精彩纷呈、亦或是福祸不定,我们常常感叹世事无常、人生无量。这种哲学态度放到物理世界也一样屡试不爽,甚至会经常让您目瞪口呆。这样的实例信手拈来、比比皆是。无可奈何之余,物理学家悻悻然地为这种自然界的别出心裁取了一个名称:emergent phenomena,可见其口是心非、惺惺作态之状。我拿过渡金属氧化物界面二维电子气为例加以说明。当一个具有电极性表面的钙钛矿氧化物与一个非电极性表面的钙钛矿氧化物亲和在一起时,即便这两     

三只眼睛的卡尔·萨根

“在过了一段短暂的定居生活后，我们又在恢复古代的游牧生活方式。我们遥远的后代们，安全地布列在太阳系或更远的许多世界上……” “他们将抬头凝视，在他们的天空中竭力寻找那个蓝色的光点。”“他们会感到惊奇。这个贮藏我们全部精力的地方曾经是何等容易受伤害，我们的婴儿时代是多么危险……我们要跨越多少条河流，才能找到我们要走的道路。” 这是萨根著的《暗淡蓝点》书末的两段话。 萨根──以及智慧、悟性及志向与之相匹的科学家们，似乎已经找到了这样一条漫漫而修远的通天之途，一条人类文明的未来之路。这不由得令人联想起斯…