量子信息中的纠缠非定域性及隐形传态等问题的研究

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1、-AW-E圃hιh帽泪HUV＼㈣㈣Y1714121浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。’学位论文作者签名：彳象取对签字日期：学位论文作者签名：／j永嘲九叼签字日期：砂。。孑年f砂o。孑年f／月争日J『月奎日学位论文

2、版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘堂．可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播_可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学位论文作者签名：学位论文作者签名：彳著．羁无寸j‘j．碉无叮导师签名：导师签名：签字日期：加。占年lJ月争日签字日期：≥加p年7f月名日摘要量子纠缠和非定域性的研究是量子力学的基础理论问题。从1935年爱因斯坦等人提出的EPR坌q缠态蛩]Bell不等式

3、的提出以及后来的实验检验，经历了半个多世纪的历程，人们认识到量子纠缠态能展现经典物理所不能解释的非定域关联。90年代以来，随着量子信息论的兴起和发展，量子纠缠又展示了重要的应用前景。纠缠可以作为基本的信息源，在量子计算和通信领域起着核心地位。但量子纠缠和非定域性容易被环境诱导的退相干效应所破坏，这是实现量子计算和通信的基本障碍。本文主要研究了在退相干条件下连续变量系统的纠缠，非定域性的演化，隐形传态问题，以及原子和光场相互作用系统的纠缠动力学。本文主要的结果如下：1．在第二章中，我们简要介绍了量子纠缠，

4、非定域性，量子隐形传态，以及退相干的一些背景知识。首先回顾了量子非定域的理论研究和实验检验的历史，Bell不等式及其在高维系统和连续变量系统的推广。接着我们介绍了量子纠缠的概念和纠缠的几种度量，包括VonNeumann熵，形成纠缠，蒸馏纠缠，纠缠相对熵，以及Log．negativity等。我们还介绍了量子纠缠在量子通信中的一种重要应用一量子隐形传态。最后介绍了量子退相干的几种机制。2．在第三章中，我们研究了配对猫态及两模负二项式态在相位退相干条件下的纠缠性质*EIBell不等式的破坏。我们发现系统的纠缠

5、度和非定域性随退相干时间的增大而减少，有限时间内始终有可蒸馏纠缠和非定域性存在。我们对两模负二项式态在隐形传态中应用也进行了研究，并考虑了相位退相干对保真度的影响。不同的初态参数对纠缠，非定域性及保真度的影响也进行了研究。3．在第四章中，我们研究了配对猫态和配对相干态存振幅退相干条件下的纠缠性质，Bell不等式的破坏。我们发现系统的纠缠度和非定域性随退相干时间的增大而减少。与相位退相干不同的是，一定时间后，Bell不等式不再被破坏。我们研究了这一特征时间对初态参数和环境温度的依赖行为，发现环境温度越高，

6、非定域性越容易被破坏，而且可以通过调节初态参数米调节这一特征时间。配对相干态和配对猫态存隐形传态中应用也进行了研究，并考虑了热环境对保真度的影响。不同的初态参数和环境温度对纠缠，非定域性及保真度的演化性质的影响也进行了研究。ii量‘f信息中的纠缠，非定域性及隐形传态等问题的研究4．在第五章中，我们研究了巨位型级联三能级原子与光场相互作用系统的纠缠动力学。我们首先得到了系统的精确解，并利用Log．Negtativity作为度量研究了纠缠的演化，讨论了不同的初态参数和失谐对纠缠度的影响。我们发现失谐可以作为

7、一个控制参数来调节腔场和原子之间的纠缠性质。在相位退相干条件下，我们发现可以存在稳态纠缠，我们研究了不同的初态参数及失谐对稳态纠缠的影响。失谐可以作为一个控制参数来调节稳态纠缠的性质。我们还发现多光子过程可以扩大存在稳态纠缠的初态参数范围。关键词：纠缠，非定域性，量子隐彤传态，退相干▲J目录摘要l目录111第一章绪论1参考文献5第二章量子非定域性，纠缠，隐形传态和退相干92．1量子非定域性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102．1．1Bell理论和CHSH不等式．．．．．．．．

8、．．．．．．．．．．．ll2．1．2任意dXd维系统的Bell不等式．．．．．．．．．．．．．．．．122．1．3连续变量系统的Bell不等式．．．．．．．．．．．．．．．．．．122．2纠缠的度量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132．2．1两体纯态的纠缠度和V0nNeumann熵．．．．．．．．．．．．132．2．2混合态的纠缠度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142．3量子隐形传态．．．．．