双模场真空态与相干态的叠加态的准几率分布函数

辐射场的非经典态在量子光学中占有十分重要的位置,在实践中有着非常广泛的应用背景,因此如何构造出各种各样的非经典态引起了越来越多的人的极大兴趣和重视。本文中,我们构造了辐射场的一类新的非经典态,称之为双模真空态与相干态的叠加态。我们对该态做了详细的数值计算以及量子统计性质的讨论。我们构造了双模真空态与相干态的叠加态的数学结构,讨论了它的准几率分布函数。数值计算结果表明,双模真空态与相干态的叠加态具有非常显著的非经典性质,因此双模真空态与相干态的叠加态是一类新的非经典光场态。     

量子光学中的非经典态

本文扼要地介绍了光子数态、热光场态、相干态、压缩态、相位态和中间态等。重点是介绍它们的物理性质。例如,指出相干态在谐振子座标表象中的表示就是带电谐振子在均匀电场中的基态波函数;它的时间演化波包的概率密度分布,形状不随时间变但中心位置随时间作周期振荡。文中对相干态和压缩态等提供了也许是一点新的看法：将相干态、压缩真空态、压缩相干态和相干压缩态等看作是一准玻色子的基态或相干态。而实现的手段可以是原来的幺正算符也可以是投影算符。这样的好处是：（１）对相干态和压缩态间的联系有更深的认识;（２）便于计算和进一步展开等等。文中还对各个态的压缩性、统计性等作了介绍,有的还用图表等演示了它们的非类经典特性。最后,文中还介绍了准概率分布函数、相空间技术以及它们的应用并给出了示例     

相位扩散通道中密度算符相关态的时间演化

利用热纠缠态的性质,对具有代表性的相位扩散主方程进行求解,得到关于密度算符的算符和表示形式,分析不同初始态下的密度算符的时间演化结果,发现在相位扩散通道下当初始态为粒子数态或热态时密度算符保持恒定,而当初始态为相干态时系统在发生相扩散的同时始终保持相干态特性不变.     

相干态与压缩态迭加的量子特性

基于量子力学基本理论,构造了一个由相干态与单模压缩态构成的新迭加态:|φ>=N(|α> eiψ|β>g);详细讨论了其压缩效应和光子数反聚束效应,发现该迭加态呈现出多样的量子特性.在按类似奇偶相干态的方式迭加时,迭加态具有奇偶相干态和压缩奇偶相干态的某些特性.作为特例,当压缩因子为0时,可以得到奇偶相干态和相干态.     

利用热平衡态超导电荷量子比特实现量子隐形传态

本文利用处于热平衡态的两个相同超导电荷量子比特纠缠态作为量子隐形传态的信道,给出标准量子隐形传态协议下传递单量子比特态和两量子比特态的纠缠以及非标准协议下传递单量子比特态时平均保真度的解析表达式,研究其随温度、约瑟夫森能等系统参数的变化情况．计算结果表明,在标准量子隐形传态协议下传递两量子比特之间的纠缠以及非标准量子隐形传态协议下传递单量子比特态时可以实现接近理想的量子隐形传态．     

未知EPR态及其正交态的概率复制

纠缠态在量子计算和量子信息中起着十分重要的作用。利用部分纠缠态作为资源提出了一种方案,根据该方案,能够以某些概率成功地复制出未知的EPR(Einstein Podolsky Rosen)态和它的正交态,使得通信双方都能够获得要传送的EPR态。方案的第一步是采用部分纠缠态作为量子信道去实现EPR态的隐形传态。根据量子不可克隆定理,输入态在发送方受到破坏。方案的第二步通过引入一个辅助量子位,发送者Alice在态的配制者Victor的帮助下,将以联合概率成功地获得未知EPR态和它的正交态。从而实现了量子态的重建。     

基于M&M′态的量子照明目标探测

在目标回波光子仍为纯态的假设前提下,推导了MM′态的量子照明目标探测错误概率边界,并与非纠缠Fock态、NOON态进行了对比.仿真结果表明:MM′态相对于非纠缠Fock态的探测优势仅受限于信号与闲置光路间光子数的分配比例;这使得以MM′态作为光源的量子照明探测,能够在更大信噪比动态范围内(至少两倍于NOON态)获得优于非纠缠Fock态的目标探测性能.     

压缩相干态腔场的类自旋GHZ态的制备

压缩相干态是准粒子空间的相干态,研究大振幅情况下的单模压缩相干态腔场,其特性类似于大振幅下的单模相干态腔场,与自旋1/2的两态粒子同构.文中提出一种方案,利用大失谐的JaynesCummings模型来制备处于压缩相干态的三个腔场的类自旋GreenbergerHorneZeilinger(GHZ)态. 关键词： 压缩相干态 类自旋GHZ态 大失谐JaynesCumminys模型 同构     

腔场初始态对两量子比特空间退相干的影响

研究了两个二能级原子与一个单模腔场的相互作用中,腔场的不同初始态对原子间相对位置退相干的影响。从描述原子间相对位置状态的约化密度矩阵出发,假设原子间相对位置为两个高斯波包的叠加态,讨论了当腔场初始态分别为热态、Fock态和压缩态情况下,原子与光场的相互作用对两原子间相对位置相干性的影响。发现腔场的初始态不同,原子间相对位置的退相干情况有所不同。当腔场初始态为热态或Fock态时,原子间相对位置的相干性会周期性的衰减和回复,而当腔场初始态为压缩态时,原子间相对位置会出现部分退相干,且退相干程度与原子间相对位置的大小成余弦变化关系。     

实验条件不完美对薛定谔猫态制备的影响

薛定谔猫态是一类重要的非经典光场,实验上可以通过真空压缩态减光子的方案获得.本文从理论上研究了实验条件对制备薛定谔猫态的影响,主要考虑了包括压缩态的压缩度和纯度、单光子探测器的效率及噪声以及零拍探测器的效率等诸多因素的影响.理想情况下通过减光子方案制备得到的薛定谔猫态为奇光子数态,其相空间原点的Wigner函数为负值是其非经典特性的重要判据,而保真度可以度量制备态与理想猫态之间的相似程度.在压缩态为非纯态以及单光子探测器为商用低效率阈值探测器的情况下,计算了制备猫态的保真度、Wigner函数及其相空间原点处W（0）的表达式,分析了实验条件对薛定谔猫态制备的影响,为制备高质量的薛定谔猫态提供了理论指导.