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原子—腔场系统中任意N-qubit未知原子态的远程传送研究

作　者: 张信华
导　师: 杨志勇
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 量子光学 量子信息学 原子—腔场系统 N-qubit未知原子态 量子隐形传态
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


量子信息学是量子物理学与信息科学相结合而产生的一门新兴的交叉学科。量子信息学主要包括:量子态制备与操控、量子隐形传态、量子通信、量子光通信、量子编码与量子密集编码、量子密码术、量子加密与量子解密、量子显示与量子识别、量子测量与量子非破坏测量、量子算法与量子计算、以及全光量子计算机的开发与研制等等。其中,量子隐形传态是量子信息学领域中进展最显著的研究方向之一。实现未知量子态的远程传送(即实现量子隐形传态),尤其是实现多个量子比特未知量子态的隐形传送,在量子通信与量子光通信领域具有极为重要的应用价值。本文利用全量子理论,对N-qubit未知原子态的量子隐形传送问题进行了深入系统的研究。主要结果如下:(1)给出了分别利用简并∨型、∧型和Ξ型三能级原子与单模相干态腔场之间的Raman相互作用来实现N-qubit未知原子态的量子隐形传送的新方案。(2)给出了分别利用简并∨型、∧型和Ξ型三能级原子与单模相干态的相反态腔场之间的Raman相互作用来实现N-qubit未知原子态的量子隐形传送的新方案。(3)给出了分别利用简并∨型、∧型和Ξ型三能级原子与单模偶相干态腔场之间的Raman相互作用来实现N-qubit未知原子态的量子隐形传送的新方案。(4)给出了分别利用简并∨型、∧型和Ξ型三能级原子与单模奇相干态腔场之间的Raman相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态的新方案。(5)给出了分别利用简并∨型、∧型和Ξ型三能级原子与单模相干态及其相反态的叠加态腔场之间的Raman相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态的新方案。以上研究结果,对于人们从实验上实现N个量子比特的未知原子态的量子隐形传送具有重要的理论指导作用。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 量子信息理论的基本含义  9
  1.2 量子信息理论的主要内容  9-10
  1.3 量子信息学的研究概况  10-12
  1.4 理论与实验研究进展  12-14
    1.4.1 理论研究进展  12-13
    1.4.2 实验研究进展  13-14
  1.5 量子信息学的发展动态  14-18
  1.6 本文所做的主要研究工作  18-19
第二章 量子信息学的基本概念、量子隐形传态的基本理论以及各种J-C模型概述  19-35
  2.1 量子信息学的基本概念与基础知识  19-21
    2.1.1 量子态与概率幅  19
    2.1.2 动力学变量和测量问题  19-20
    2.1.3 量子力学中的绘景和表象  20
    2.1.4 量子力学中的动力学演化  20-21
  2.2 量子纠缠的概念  21-23
    2.2.1 经典比特与量子比特-量子纠缠度  21-22
    2.2.2 Bell态  22-23
  2.3 量子隐形传态的基本理论  23-28
    2.3.1 量子隐形传态的基本思想  23
    2.3.2 量子隐形传态的基本原理  23
    2.3.3 基本过程  23-27
    2.3.4 量子隐形传态的最新实验研究进展  27-28
  2.4 各种Jaynes-Cummings模型概述  28-35
    2.4.1 标准Jaynes-Cummings模型中量子态演化的基本特征  28-30
    2.4.2 几种推广的Jaynes-Cummings模型  30-35
第三章 利用简并∨型、∧型、Ξ型三能级原子与单模相干态腔场之间的Raman相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态  35-49
  3.1 利用简并∨型三能级原子与单模相干态腔场的之间Raman相互作用来实现N-qubit未知原子态的量子隐形传送  35-39
    3.1.1.简并∨型三能级原子与单模相干态腔场之间的Raman相互作用  35-36
    3.1.2 N-qubit未知原子态的量子隐形传送  36-39
  3.2 利用简并∧型三能级原子与单模相干态腔场的Raman相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态  39-43
    3.2.1 简并∧型三能级原子与单模相干态腔场之间的Raman相互作用的描述  39-40
    3.2.2 N-qubit未知原子态的隐形传送  40-42
    3.2.3 小结  42-43
  3.3 利用简并Ξ型三能级原子与单模相干态腔场的非共振相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态  43-46
    3.3.1 简并Ξ型三能级原子与单模相干态腔场非共振相互作用的描述  43-44
    3.3.2 N-qubit未知原子态的隐形传送  44-46
    3.3.3 小结  46
  3.4 结论  46-49
第四章 利用简并∨型、∧型和Ξ型三能级原子与单模相干态的相反态腔场之间的Raman相互作用来传送N-qubit未知原子态  49-61
  4.1 利用简并∨型三能级原子与单模相干态的相反态腔场之间的Raman相互作用来实现N-qubit未知原子态的量子隐形传送  49-52
    4.1.1.简并∨型三能级原子与单模相干态的相反态腔场之间的Raman相互作用  49-50
    4.1.2 N-qubit未知原子态的量子隐形传送  50-52
  4.2 利用简并∧型三能级原子与单模相干态的相反态腔场之间的Raman相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态  52-56
    4.2.1 简并∧型三能级原子与单模相干态的相反态腔场之间的Raman相互作用的描述  52-54
    4.2.2 N-qubit未知原子态的隐形传送  54-56
  4.3 利用简并Ξ型三能级原子与单模相干态相反态腔场之间的非共振相互作用来隐形传送N-qubit的未知原子态  56-59
    4.3.1 简并Ξ型三能级原子与单模相干态的相反态腔场之间非共振相互作用的描述  56-57
    4.3.2 N-qubit的未知原子态的隐形传送  57-59
    4.3.3 小结  59
  4.4 结论  59-61
第五章 利用简并∨型、∧型和Ξ型三能级原子与单模偶相干态腔场之间的Raman相互作用来传送N-qubit未知原子态  61-75
  5.1 利用简并∨型三能级原子与单模偶相干态腔场之间的Raman相互作用来实现N-qubit未知原子态的量子隐形传送  61-65
    5.1.1.简并∨型三能级原子与单模偶相干态腔场之间的Raman相互作用  61-62
    5.1.2 N-qubit未知原子态的量子隐形传送  62-65
  5.2 利用简并∧型三能级原子与单模偶相干态腔场之间的Raman相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态  65-70
    5.2.1 简并∧型三能级原子与单模偶相干态腔场之间的Raman相互作用的描述  65-67
    5.2.2 N-qubit未知原子态的隐形传送  67-69
    5.2.3 小结  69-70
  5.3 利用简并Ξ型三能级原子与单模偶相干态腔场之间的非共振相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态  70-73
    5.3.1 简并Ξ型三能级原子与单模偶相干态腔场之间非共振相互作用的描述  70-71
    5.3.2 N-qubit未知原子态的隐形传送  71-73
    5.3.3 小结  73
  5.4 结论  73-75
第六章 利用简并∨型、∧型和Ξ型三能级原子与单模奇相干态腔场之间的Raman相互作用来传送N-qubit未知原子态  75-89
  6.1 利用简并∨型三能级原子与单模奇相干态腔场之间的Raman相互作用来实现N-qubit未知原子态的量子隐形传送  75-79
    6.1.1.简并∨型三能级原子与单模奇相干态腔场之间的Raman相互作用  75-76
    6.1.2 N-qubit未知原子态的量子隐形传送  76-79
  6.2 利用简并∧型三能级原子与单模奇相干态腔场之间的Raman相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态  79-84
    6.2.1 简并∧型三能级原子与单模奇相干态腔场之间的Raman相互作用的描述  79-81
    6.2.2 N-qubit未知原子态的隐形传送  81-83
    6.2.3 小结  83-84
  6.3 利用简并Ξ型三能级原子与单模奇相干态腔场之间的非共振相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态  84-88
    6.3.1 简并Ξ型三能级原子与单模奇相干态腔场之间非共振相互作用的描述  84-85
    6.3.2 N-qubit未知原子态的隐形传送  85-88
    6.3.3 小结  88
  6.4 结论  88-89
第七章 利用∨型、∧型和Ξ型三能级原子与单模相干态及其相反态的叠加态腔场之间的Raman相互作用来传送N-qubit未知原子态  89-105
  7.1 利用简并∨型三能级原子与单模相干态及其相反态的叠加态腔场之间的Raman相互作用来实现N-qubit未知原子态的量子隐形传送  89-93
    7.1.1.简并∨型三能级原子与单模相干态及其相反态的叠加态腔场之间的Raman相互作用  89-91
    7.1.2 N-qubit未知原子态的量子隐形传送  91-93
  7.2 利用简并∧型三能级原子与单模相干态及其相反态的叠加态腔场之间的Raman相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态  93-99
    7.2.1 简并∧型三能级原子与单模相干态及其相反态的叠加态腔场之间的Raman相互作用的描述  93-95
    7.2.2 N-qubit未知原子态的隐形传送  95-98
    7.2.2 小结  98-99
  7.3 利用简并Ξ型三能级原子与单模相干态及其相反态的叠加态腔场之间的非共振相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态  99-103
    7.3.1 简并Ξ型三能级原子与单模相干态及其相反态的叠加态腔场之间非共振相互作用的描述  99-100
    7.3.2 N-qubit未知原子态的隐形传送  100-102
    7.3.3 小结  102-103
  7.4 结论  103-105
第八章 总结与展望  105-107
  8.1 总结  105-106
  8.2 展望  106-107
致谢  107-109
参考文献  109-121
硕士在读期间的研究成果  121

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 光本性的理论 > 量子光学
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