腔QED中双原子纠缠的耗散制备研究.pdf

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1、硕士学位论文腔QED中双原子纠缠的耗散制备研究RESEARCHONDISSIPATIVEPREPARATIONOFENTANGLEDTWO-ATOMSTATESINCAVITYQED于英鹏哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O431.2学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文腔QED中双原子纠缠的耗散制备研究硕士研究生：于英鹏导师：赵海发教授申请学位：理学硕士学科：物理学所在单位：物理系答辩日期：2018年6月ClassifiedIndex:O431.2U.D.C:535DissertationfortheMasterDegreeinScience

2、RESEARCHONDISSIPATIVEPREPARATIONOFENTANGLEDTWO-ATOMSTATESINCAVITYQEDCandidate：YuYingpengSupervisor：Prof.ZhaoHaifaAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeofScienceSpeciality：PhysicsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学

3、理学硕士学位论文摘要量子信息是在量子光学的发展过程中产生的一个特别重要的学科。量子信息领域的主要方向为：量子通信，量子计算，量子雷达，量子博弈等。由于目前量子信息领域正在以突飞猛进的速度发展，如何有效地制备量子纠缠态，如Bell态，W态，GHZ态，成为值得我们仔细研究的一项艰巨但有吸引力的任务。作为量子信息中地位尤为重要的量子纠缠态之一，贝尔态（Bellstates）是众多科学研究人员主要的研究对象以及方案的实现载体。本文中，我们所研究的主要内容为量子通信中的纠缠态的耗散制备的方案的设计。腔量子电动力学（腔QED）系统中的噪声有：原子自发辐射，腔模泄露等主要耗散因素，这些都是研究者们

4、设计方案时需要认真考虑的。由于基于传统的幺正动力学过程制备量子纠缠态的方案无法避免这些系统固有的耗散因素，因此，传统的方案有保真度低，制备出的纠缠态容易受到环境所导致的退相干的影响等缺点，所以这种传统的方法有待进一步改进。本文中，我们所考虑的是如何将耗散过程加以利用，进而设计出基于两个相同的Λ形三能级原子以较大保真度来耗散制备原子纠缠态的理论方案。物理原理是，我们将原本有害的原子自发辐射耗散、腔模泄露耗散，通过耗散动力学过程转化为有利因素，进而有效提升了保真度的最大值。本文主要内容包含：该课题的国内外研究现状分析，原子与环境相互作用的具体描述，腔QED中双原子纠缠的耗散制备的广义模型

5、研究以及在此基础上利用腔模驱动和激光场驱动实现的对贝尔态的耗散制备研究；有效算符的来源和具体应用分析以及腔QED中双Lambda形三能级原子贝尔态的耗散制备研究。并对这两种方案进行不同参数的大小对布居数的影响分析以及光子数的动态变化分析。我们通过耗散动力学过程所制备的原子纠缠态——贝尔态，具有保真度大，制备时间短，不易受环境影响的优点。并且本文中所提出的实验方案在实际的实验中是可以实现的，当方案中的参数来源于当前的实验时，所给出的保真度仍然可以取得比较高的一个数值。该方案为量子信息领域中如何有效进行纠缠态制备提供了一个新的、有着本质不同的思路。由于方案的简便性，该方案也适合在实际操作

6、（如冷原子系统，以及固态量子设备等实验平台）中加以实现。关键词：腔QED；纠缠；耗散；动力学-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractQuantuminformationisaparticularlyimportantdisciplinecomingfromthedevelopmentofquantumoptics.Themaindirectionsinvolvedinthefieldofquantuminformationare:quantumcommunications,quantumcomputing,quantumradar,quantumgamesandsoon.

7、Sincethequantuminformationfieldiscurrentlydevelopingrapidly,howtoeffectivelypreparequantumentangledstates,suchasBellstates,Wstates,andGHZstates,hasbecomeatoughandintriguingtaskformostresearchers.Asoneofthemostimportantquantumentan