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.     

依赖于强度耦合的多光子相互作用过程的纠缠交换

利用全量子理论,建立了由多个"原子-腔场相互作用"构成的联合物理模型,研究了依赖于强度耦合的多光子相互作用过程,结果表明:如果适当控制原子穿越腔场的速度,就可实现量子纠缠信息在原子与腔场之间的交换传递,而且在某些条件下,信息能够完全转换,另外,利用计算纠缠度的方法所得结果与其完全一致。     

量子场作用下二能级原子的AC Stark效应

计算了处在粒子数态的单模量子场与二级原子相互作用时能级ＡＣ Ｓｔａｒｋ移动,平均能级移动值随场模波频变变化呈色散线型,随场模中光子数的增加会逐渐达到饱和。另外,还发现即使是场模中光子数为零,量子场仍能通过ＡＣ Ｓｔａｒｋ效应使原子能级发生移动。     

明亮EPR光束的量子纠缠交换

文中提出一个实现明亮光场量子纠缠交换的理论方案，两个独立的非简并光学参量放大器产生两组经典相干的明亮EPR光束对，通过在每一组EPR光束对的一半上执行联合贝尔态测量，使未产生相互作用的另一半之间产生量子纠缠，在我们的系统中由于采用贝尔态直接探测替代通常的平衡零差探测，不需要本底振荡光，减小了实验难度并能提高探测效率。     

基于纠缠交换的仲裁量子签名方案

提出了一种基于量子纠缠交换的仲裁签名协议. 以Bell态为基础,首先将待签消息利用幺正算符序列进行编码,通过算符序列对Bell态进行调制,再通过对量子信息加密产生签名.验证者将签名信息与仲裁者通过纠缠交换所产生的关联态相结合,通过Bell测量来对签名的真实性进行验证.算法利用量子加密保障了真实签名的不可伪造性,同时通过仲裁的参与结合量子密钥有效解决了双方的抵赖问题,方案还能够有效实现对通信双方隐私信息的保护. 关键词： 量子密码 量子签名 纠缠交换     

利用多光子相互作用实现量子信息传递

利用全量子理论,研究了多原子-腔场系统中多光子相互作用的过程,给出了不同情况下系统的一般演化式,发现利用此过程可实现量子纠缠信息的传递:只要控制腔场与原子相互作用的时间即原子以特定速度通过腔场时,处于基态的原子与存储纠缠信息的腔场相互作用的结果使原子获得量子纠缠信息;相反,纠缠原子中的量子纠缠信息也可传递给处于真空态的腔场;基态原子作为"飞行的量子比特"还可将量子纠缠信息从一个腔场传递到另一个腔场。该结论适应于讨论任意多个原子-腔场系统中任意多个光子相互作用的普遍情形。     

无直接耦合自旋之间的量子信息传递

核磁共振量子计算机在实现多量子位之间的信息传递时, 随着量子位的增多, 物理距离相距较远的量子位之间的耦合作用会很弱, 从而很难在没有耦合的量子位之间直接实现信息的传递. 然而根据量子超密编码原理和自旋交换操作, 可以在两个没有直接相互作用的自旋之间实现两位经典信息的传递. 根据量子超密编码和自旋交换操作的原理, 分析了无直接耦合自旋之间的量子信息传递的方法和过程, 并且在核磁共振模拟机和谱仪上实现.     

Stark效应对J-C模型腔场谱的影响

研究了计及Stark效应的J-C模型的腔场谱,通过求解本征方程导出了腔场谱的计算公式,给出了腔场处于光子数态时的数值结果,讨论了Stark效应和初始场强对标准J-C模型腔场谱的影响.发现在初始场为真空场时,两个Rabi峰的高度相等,随着Stark位移参数的增大,两峰都向低频方向移动,且频差逐渐增大;在初始场较强的情况下,Stark移动参数增大时会导致双峰的对称性消失,通过测量两峰的相对高度也可确定Stark位移参数的大小;在Stark效应较强初始场递增的情况下两峰仍向左移,但峰间距越来越小;在弱场情况下,Stark效应使两峰呈现左高右低或左低右高的峰结构.总之,改变Stark位移参数β1、β2的大小以及初始场强的强弱,可得到不同的谱线结构.     

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.     

多原子-腔系统中的量子信息传递

提出了一个多原子-腔组成的物理系统,并讨论了发生在该系统中量子信息的交换和传递过程,结果发现:由最低两个Fock态｜０〉和｜1〉任意组成的光量子态腔场,当处于基态的原子以特定的速度通过腔时,原子都能带走腔中的量子态并据为己有;反之,由两能级原子的基态｜g〉和激发态｜e〉任意组成的量子态,当原子以特定的速度通过处于真空态的腔时,原子都能把携带的量子态释放于腔中,实现了腔-原子之间的信息交换.利用原子能够捡起、释放量子信息这一特点,进一步讨论了把原子作为运输工具实现腔-腔之间异地量子信息传递的物理过程.     

Influence of strain on the Stark effect in InP/GaInP quantum discs

In InP/GaInP quantum discs it is shown that strain induces a type I to type II transition with increasing thickness of the disc. When an external electric field is applied along the cylindrical axis of the disc, the exciton energy exhibits a Stark effect, which for the light hole exciton becomes linear even for a small field value, while for the heavy hole it is more quadratic.     

Quantum confined Stark effect in single self-assembled GaN/AlN quantum dots

We have experimentally and theoretically investigated quantum confined Stark effect in hexagonal self-assembled GaN/AlN quantum dots. We have observed a blueshift of up to 100 meV for vertical electric field applied against the built-in electric field while we have observed a redshift for the electric field along the built-in field. The experimental result is compared with a charge self-consistent effective mass calculation, taking into account strain, piezoelectric charge, and pyroelectric charge. The tunability of the emission energy and the exciton binding energy is discussed.     

Stark Effect of Polarons in Parabolic Quantum Wells

We report the study of Stark effect of polarons in infinite parabolic quantum wells under an electric field, taking into account the effects of interaction with bulk LO-phonons. The electron-phonon interaction and the.effective mass in the plane perpendicular to the growth direction for excited states of free polarons have been calculated as functions of the degree of confinement. The general behavior of the excited states is found to be in agreement with previous works on the ground state. It is shown that in the limit of strong confinement the differences in electron-phonon interaction and effective mass between the ground state and excited states vanish. Although the applied electric field has no effect on the electronphonon interaction or the effective mass of a free polaron system, our numerical results for an AlGaAs parabolic quantum well have demonstrated its significance in determining the coupling of electrons with bulk LO-phonons of bound polaron systems.     

基于六粒子纠缠态和Bell态测量的量子信息分离

通过介绍六粒子纠缠态的新应用研究,提出了一个二粒子任意态的信息分离方案.在这个方案中,发送者Alice、控制者Charlie和接受者Bob共享一个六粒子纠缠态,发送者先执行两次Bell基测量;然后控制者执行一次Bell基测量;最后接受者根据发送者和控制者的测量结果,对自己拥有的粒子做适当的幺正变换,从而能够重建要发送的...     

Unified Approach for the Kerr Effect,Stark Effect and Doppler Effect in the Atom-Field Interaction

We solve the atom-field interaction model including the Kerr effect, Stark effect and Doppler effect exactly within a unified approach. The detuning in the effective Hamiltonian depends on two conserved operators of the system. Finally, the influence of atomic mass center motion on the antibunching effect of photons is discussed.     

与两等同Bell态纠缠原子相互作用光场的量子场熵

利用全量子理论,并通过数值计算,研究了初始处于Fock态的单模光场与两等同双能级纠缠原子单光子共振相互作用过程中单模光场量子场熵的时间演化特性.结果发现:当两原子初始处于第一种Bell态时,光场量子场熵的时间演化周期为π/g2(2n+1);随着初始光强的增大,光场与原子之间的量子纠缠现象减弱;特别是当时间t为演化周期的整数倍时,场－原子系统处于退纠缠状态.当两原子初始处于第二种Bell态时,光场量子场熵不随时间变化,恒为零.当两原子初始分别处于第三种和第四种Bell态时,光场量子场熵的时间演化曲线呈现不等幅周期振荡现象;并且随着初始光场光子数的增加,光场量子场熵的振荡周期逐渐增大,但振荡幅值逐渐减小.