基于纠缠相干态的量子照明雷达

量子照明雷达旨在利用量子光场探测热噪声环境下低反射率目标是否存在.发射光源的纠缠特性使其较经典雷达具有独到的探测优势.纠缠相干态(entangled coherent state,ECS)作为一类在噪声环境下纠缠鲁棒性较强的量子态,近年来在量子科学的多个领域得到广泛的应用.本文研究了基于三类不同ECS态的量子照明雷达的...     

纠缠相干态的量子隐形传态

提出利用双模纠缠相干态作为量子信道，实现纠缠相干态量子隐形传态的方案. 分别在非正交的相干态表象和另一个由相干态构成的正交态表象对双模纠缠相干态的隐形传态进行具体分析. 发现在相干态表象，虽然只要线性光学元件就可以完成隐形传态，但成功的概率小于1/2，而在正交态表象，只要能分辨4个由相干态构成的Bell态，成功的概率就是1. 关键词： 隐形传态 纠缠相干态 纠缠相干态量子信道     

大气闪烁对纠缠相干态量子干涉雷达影响机理

介绍了量子干涉雷达物理模型及其探测原理,并采用耗散-涨落通道处理量子光场在湍流大气中的传输,从经典湍流统计理论推导得到大气透射率的概率密度分布函数P(T),以此为基础系统分析了大气闪烁效应对纠缠相干态量子干涉雷达的影响机理,深入讨论了平均大气透射率、闪烁指数等大气参数对系统目标探测性能的影响.研究发现:低损耗情况下系统灵敏度及分辨率性能随闪烁指数的增加而降低;高损耗情况下大气闪烁则能显著提高系统灵敏度和分辨率性能,且界定高低损耗的透射率临界点随脉冲光子数增加而增加,故大气闪烁能够在一定程度上克服大气损耗造成的不良影响.     

具有三体相互作用自旋链的量子相干与量子纠缠

本文研究了具有两种三体相互作用的海森堡XXZ自旋链的量子相干与量子纠缠的特性。研究发现,量子相干性不会出现突然死亡现象且非零量子相干性存在的温度范围大于量子纠缠存在的温度范围,说明量子相干性相对于量子纠缠,具有更强的鲁棒性。在量子临界环境中,量子相干性可以表征本模型的量子相变现象。在铁磁情形中,无论外磁场是否为0,单独调控XZX+YZY三体相互作用对于减缓量子相干性的衰减速率与增大量子相干性存在的温度范围效果最好。在反铁磁情形中,外磁场为0时,XZX+YZY与XZY-YZX两种三体相互作用的协同作用可以显著增加量子相干性的最大值,并明显减缓其衰减速率。在铁磁情形与反铁磁情形中都发现当外磁场B <0时,量子相干性存在的温度范围更大,更有利于保存量子相干性。     

量子相干

量子相干不仅是量子力学中的一个基本概念,同时也是重要的量子信息处理的物理资源.随着基于资源理论框架的量子相干度量方案的提出,量子相干度的量化研究成为近年来人们关注的一个热点问题.量子相干作为一种物理资源也十分脆弱,极容易受到环境噪声的影响而产生退相干,因此开放系统中的量子相干演化和保持也是人们广泛关注的课题.另外,量子相干在量子多体系统、量子热动力学、量子生物学等领域也有着潜在的应用价值.本文介绍量子相干度量的资源理论框架和基于该框架定义的相对熵相干性、l1范数相干性、基于量子纠缠的相干性、基于凸顶结构的相干性和相干鲁棒性等量子相干度量函数,概述开放系统中量子相干演化的动力学行为、典型信道的量子相干产生和破坏能力以及量子相干的冻结等现象,同时例举量子相干在Deutsch-Jozsa算法、Grover算法以及量子多体系统相变问题研究等方面的重要应用.量子相干研究仍处于快速发展之中,期望本综述能为该领域的发展带来启示.     

相位协变量子克隆的腔-超导量子干涉仪实现

在腔-超导量子干涉仪(SQUID)体系中提出了两个实现1→2最优相位协变量子克隆的方案.在这两个方案中,三能级SQUID通过拉曼转换与量子化腔场和微波脉冲相作用.在大失谐的条件下,激发态被绝热消去.腔场始终处于真空态,在腔和SQUID之间没有信息转移,腔的衰退得到很好的抑制.用这种方法,相位协变量子克隆可以通过四步来实现.     

量子算法与量子计算实验

从量子体系的基本特性出发,介绍了量子计算的基本概念和物理背景,系统阐述了几种主要的最子算法以及量子计算在实验方面的发展现状。 对比经典计算机,讨论了量子计算机的优越性、实现量子计算的困难和以期克服的途径。     

库的量子关联相干辅助系统能量提取的研究

基于单模微腔与二能级原子系综(库)构成的混合动力学模型,探索了非平衡库中量子关联相干(quantum correlated coherence, QCC)[Tan K C, et al. 2016 Phys. Rev. A 94, 022329])对系统动力学的影响.推导了量子关联相干库下系统演化的动力学方程.借助于含QCC的类GHZ库及其对应的参考库,清晰地揭示了非平衡库中QCC扮演着热力学资源的角色——能够有效辅助系统从库中提取更多能量.同时,结合解析与数值模拟方法研究了类GHZ库的有效温度和系统与库间的耦合参数对QCC能量效应的影响.研究发现, QCC对腔场的能量贡献不仅依赖于库的有效温度,而且也和系统与库间的耦合参数有关.这与二能级原子构成的传统的热库的情况(腔场从热库中提取的能量仅仅依赖于库的有效温度即二能级原子的热布局)完全不同.此外,研究发现QCC可视作一类优质的热力学资源,在特定条件下其对系统的能量贡献远大于原子热布局的贡献.因此, QCC将是高输出功率或高效率量子热机设计中的一类重要燃料.     

探测器对量子增强马赫-曾德尔干涉仪相位测量灵敏度的影响

研究了强度差测量方案下,探测器量子效率对光子数态、关联数态、压缩真空态三种量子光源注入的马赫-曾德尔干涉仪相位测量灵敏度的影响.获得了相位测量灵敏度与效率的定量关系,比较了探测效率对不同量子态注入的干涉仪相位灵敏度的影响.研究表明：光子数态注入时,相位测量灵敏度始终不能超越标准量子极限;关联数态注入时,无论多大的光子数,要获得相位测量的量子增强,探测效率不得小于75%;对于压缩真空态,只要有压缩存在就可以获得一定的相位测量的量子增强;关联数态、压缩真空态的注入,相位灵敏度皆随探测效率的增大而不同程度的提高,且压缩真空态比关联数态具有更好的量子增强效果.给出了在量子增强的精密测量实验中对探测效率的要求,并结合实际应用说明了探测效率的提高有助于提高干涉仪探测的灵敏度.     

利用超导量子相干装置制备纠缠态的方案(英文)

本文提出用两个超导量子相干装置在一个单模大失谐腔中制备一个最大纠缠态的新方案,在这个方案里,腔场态处于虚激发,在超导量子相干装置和腔场之间没有信息传递,因此对腔的品质要求大大减低.     

纠缠态原子与相干光场作用的量子信息保真度

研究了初始处于纠缠态的双原子与相干光场的相互作用。结果表明,不同的失谐量和初始平均光子数使得系统、原子和光场的量子信息保真度发生改变。     

混合态下运动原子与相干态光场相互作用的量子纠缠

利用负熵方法,研究了混合态运动原子与相干态光场相互作用系统的量子纠缠特性,讨论了原子初态、场模结构参数、相干场平均光子数、失谐量、跃迁光子数等物理参量对系统纠缠度的影响。结果表明：考虑原子运动时,系统纠缠度在整个时域范围内出现了规则的周期振荡。原子初态趋于纯态时系统纠缠度较高。随着相干场平均光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小,规则振荡的周期不变。随着跃迁光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变大,振荡变得越来越快。随着失谐量的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小。     

量子算法与量子计算实验

从量子体系的基本特性出发 ,介绍了量子计算的基本概念和物理背景 ,系统阐述了几种主要的量子算法以及量子计算在实验方面的发展现状。对比经典计算机 ,讨论了量子计算机的优越性、实现量子计算的困难和以期克服的途径。     

混合态下运动原子与相干态光场相互作用的量子纠缠

利用负熵方法,研究了混合态运动原子与相干态光场相互作用系统的量子纠缠特性,讨论了原子初态、场模结构参数、相干场平均光子数、失谐量、跃迁光子数等物理参量对系统纠缠度的影响。结果表明：考虑原子运动时,系统纠缠度在整个时域范围内出现了规则的周期振荡。原子初态趋于纯态时系统纠缠度较高。随着相干场平均光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小,规则振荡的周期不变。随着跃迁光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变大,振荡变得越来越快。随着失谐量的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小。     

量子测量问题的研究及应用

文章结合最近完成的量子测量实验（如用冷原子Ｂｒａｇｇ散射实现的“ｗｈｉｃｈ－ｗａｙ”实验和用Ｃ６０分子完成的小系统量子干涉实验）,比较系统地介绍了量子测量问题及其相关的基本概念和基本思想,如量子相干、量子退相干和量子纠缠,从理论和实验结合的角度,讨论了外部环境和内部运动怎样诱导量子退相干和量子耗散,由此探讨了“薛定谔猫佯谬”和“宏观物体空间局域化描述”的物理解释,最后,文章简单地描述了量子计算和量     

两纠缠原子与相干态光场相互作用过程中光场的量子特性

采用时间演化算符和数值计算方法,研究了两全同二能级纠缠原子与相干态光场相互作用过程中光场的量子特性,结果表明:两原子初始纠缠度和相干态光场强度对系统光场的二阶相干性质和压缩效应有很大的影响.     

量子关联

量子纠缠是量子信息处理过程中的重要资源,也是量子力学与经典力学本质区别的一个重要特征.最近随着量子信息理论的不断发展,人们发现可分态中也可以存在非经典的量子关联,量子纠缠只是量子关联的一部分.而且这种非纠缠的量子关联可能在一些量子信息处理过程中起到重要的作用.文章介绍了量子关联最近所取得的一些研究进展,特别是量子关联在各种消相干环境下的演化规律等.     

Bell态原子与双模纠缠相干光场双光子相互作用系统的量子纠缠

运用全量子理论和数值计算的方法,借助于原子的量子约化熵研究了初始处于Bell态|β00>和| β10>的两原子与双模纠缠相干光场双光子相互作用系统中两原子与双模光场之间纠缠的演化特性.分析了光场强度、光场纠缠度及原子间相互作用强度对原子熵演化特性的影响.结果表明:随着双模光场的平均光子数的增大,原子熵的时间演化曲线逐渐变为规则振荡;增大原子间的相互作用强度,原子熵的振荡频率和振幅都减小;改变双模光场的纠缠度,原子熵的振荡频率和振幅都不发生改变.     

量子环中量子比特的消相干时间

在量子环中电子与体纵光学声子强耦合的情况下,通过求解能量本征方程,得出了电子的基态和第一激发态的本征能量及其波函数,进而以电子-声子体系的基态与第一激发态构造一个量子比特.结果讨论了消相干时间与耦合强度,色散系数以及量子环内径、外径的变化关系.