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。     

热库诱导的两比特量子纠缠与量子关联

对比研究了处于热库中的两量子比特的量子纠缠和量子关联随时间的演化。数值模拟的结果表明,尽管热库几乎总能诱导两量子比特的量子纠缠与量子关联,但二者的动力学演化并不完全相同。在与热库的相互作用中,两比特初始形成量子纠缠,随后纠缠逐渐消失,两比特形成纠缠以外的量子关联并得到维持。由此看出,相比于量子纠缠,量子关联对消相干的影响表现得更为稳健。     

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。     

相干反馈增强型量子混合干涉仪

本文在理论上提出了一种由非线性分束器和线性合束器构成的量子混合干涉仪,其中非线性分束器是由非线性参量过程结合量子压缩源的线性相干反馈构成,用于提高量子混合干涉仪相位灵敏度。具体而言,光学参量放大输出的光束与量子压缩源线性反馈至输入端,获得一对纠缠度可控的双模压缩光束,结合线性合束器,构建反馈型量子混合干涉仪。结果表明,相比于无反馈量子混合干涉仪,本方案通过调节反馈强度至合适区间,可以在增加相敏光子数实现干涉信号强度提高的同时,增强两干涉臂之间纠缠度进而减小干涉噪声。此外,将压缩真空态作为反馈环结构的输入态,能够进一步降低探测信号的噪声。因此,本方案从以上三个方面有效地提升混合干涉仪的测量灵敏度,甚至在有损的情况下,相比于无反馈情形,该反馈型量子混合干涉仪仍具有更好的相位灵敏度,表现出更好的抗损能力,有望应用在量子精密测量领域。     

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。     

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。     

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.     

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     

频率变化的相干态光场中两原子纠缠演化

研究了频率变化的相干态光场中两个二能级原子的纠缠演化,主要讨论了光场频率随时间作正弦调制和脉冲调制两种典型情况下两原子纠缠随时间演化的特点.数值计算结果表明,当光场频率随时间作正弦调制时,光场频率,光场平均光子数均对原子纠缠演化有影响,且在少光子数的情况下,在光场频率变化的半周期内纠缠值出现小幅快速振荡;而当光场频率随时间作脉冲调制时,由于脉冲频率的突变,也在脉冲出现的区间内诱导出了原子纠缠值的小幅快速振荡现象.分析表明光场频率的改变可以改变原子相十性,进而改变了原子间纠缠效应,这对量子信息技术中纠缠制备与控制有积极意义.     

相干耦合腔场中量子纠缠信息交换传递机理研究

提出了相干多模腔场-相干耦合原子相互作用系统的物理模型.利用全量子理论,研究了该系统中多光子相互作用过程的演化性质,结果表明：在多模腔场与相干耦合多原子相互作用过程中,多光子纠缠态与多原子纠缠态可以周期性的相互转换,在此过程中,同时可以实现纠缠信息的交换传递.通过对原子保真度的数值计算,给出了纠缠信息交换传递的图示说明.并进一步揭示出纠缠信息交换传递的一般特征.目前所报道的研究结果仅是本文所得普遍性结果在各种不同情况下的特例.     

三量子位系统的消相干和退纠缠

基于多谐振子热库环境模型,采用求解非马尔可夫近似主方程方法,研究了三量子位系统由于相对位相变化引起的消相干和退纠缠.计算得到了初始态为GHZ-class态、W-class态和WGHZ-class态在演化过程中的消相干和退纠缠时间尺度.结果表明,对初始GHZ-class态,相干性全部丧失,退纠缠完全发生,纠缠度变为0;对初始W-class态,相干性和纠缠度被保持;对初始WGHZ-class态,消相干部分发生,纠缠首先随时间变化最后达到一个渐近值.     

Bell态原子与双模纠缠相干光场相互作用的纠缠特性

运用Negativity熵研究了Bell态原子与双模纠缠相干光场相互作用系统中两个全同二能级原子之间的纠缠演化特性.分析了光场强度、光场纠缠度及原子间相互作用强度对纠缠的影响.结果表明:原子处于|β11〉时,两原子始终处于最大纠缠态;原子处于|β00〉时,初始纠缠的两原子始终较长时间处于退纠缠状态;原子处在|β10〉时,增大双模光场的平均光子数可以明显增大两原子之间的纠缠度并保持较大的纠缠状态;原子初态处在|β01〉时,原子间的相互作用强度对双原子间纠缠度有较显著的非线性调制作用.     

相干反馈控制实现两组份纠缠态光场纠缠增强

两组份纠缠态光场是量子信息和量子计算的基本资源,随着研究的深入发展,为了完成更高效的量子信息处理,必须首先获得高纠缠度的两组份纠缠态光场。而通过操控实现纠缠光场纠缠度增加是目前提高纠缠光场质量的一个行之有效的办法。相干反馈控制由于不会带入额外噪声至光学参量系统的特点已经被实验证明可以用于压缩态光场压缩度的增强。理论计算增加了相干反馈系统的非简并光学参量放大器输出的两组份纠缠态光场的量子关联噪声与各系统参数的关系,并详细分析了各参数对相干反馈纠缠增强的影响,为进一步获得更高纠缠度的两组份纠缠态光场提供参考。     

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.     

弱相干场耦合腔系统中的纠缠特性

研究由三个全同的二能级原子与耦合腔构成的系统, 考虑腔场处于弱相干态的情况. 采用Negativity熵度量两子系统间的纠缠, 利用数值计算方法研究了两个原子之间和两个腔场之间的纠缠性质. 讨论了腔场间的耦合系数和腔场的强度对纠缠特性的影响. 研究结果表明: 随光场强度增大, 原子间纠缠和腔场间纠缠均增强. 另一方面, 随耦合腔的耦合系数增大, 两原子间的纠缠减弱, 腔A和腔B间的纠缠增强; 而腔B和腔C间的纠缠, 以及腔A和腔C间纠缠与腔场间的耦合系数间存在非线性关系.     

速度调控的双原子纠缠

当光学腔中光场处于相干态,而原子处于运动中时,双原子的纠缠演化与光学腔场模结构相关联. 假如初始时刻原子的位置固定在腔中某一位置,双原子的纠缠演化将是无序的.然而,假如一开始双原子在光学腔相干态光场中处于运动状态,则双原子的纠缠随时间的变化将变得规则有序.如此,通过适当的选择双原子的速度和初始光场,就能对双原子的周期性纠缠进行控制,让纠缠在指定时刻出现.     

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.     

Bell态原子与双模纠缠相干光场相互作用的场熵演化特性

运用全量子理论研究了初始处于Bell态(对称迭加态或反对称态)的两原子与双模纠缠相干光场相互作用系统中场熵的演化特性. 分析了光场强度、光场纠缠度及原子间相互作用强度对场熵演化特性的影响. 结果表明：原子初态处于反对称态时,场熵始终为零;原子初态处在对称迭加态时,增大光场强度场熵的时间演化曲线逐渐变成较规则的振荡曲线,原子间的相互作用强度对双原子间纠缠度有显著的非线性调制作用.     

腔量子电动力学系统中耦合三原子的纠缠特性

研究了三个全同二能级原子与单模腔相互作用系统中原子间的三体纠缠特性.考虑原子间存在相互耦合,并且腔场处于弱相干态的情况,通过数值计算给出了纠缠量的演化曲线,讨论了原子间耦合强度和弱相干场强度对三体纠缠的影响.研究结果表明:随弱相干场强度增强,原子间的三体纠缠增强;相反,随原子间耦合系数增大,原子间三体纠缠减弱.     

截头相干态及其量子统计性质

本文引入一类新的最子光场态│αｍ〉，称截头相干态，它由Ｇｌａｕｂｅｒ相干态的数态展开式中去掉前面ｍ－１个数态所剩部分构成，即│α，ｍ〉＝ＡｍΣ＾∞ｎ＝ｍα＾ｎ／√ｎ！│ｎ〉，Ａｍ是归一化常数。我们研究了这些态的量子统计性质，预言了一种与相干态具有相同的一，二阶相干度但不同的高介相干度的光。