隱形傳態(tài)和耗散量子位的幾何相位研究.pdf

1、本文主要包括兩個(gè)部分的內(nèi)容。在第一部分主要研究利用強(qiáng)量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中的光子極化法拉第旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)任意多粒子態(tài)的量子隱形傳態(tài)。在第二部分主要研究與一個(gè)具有洛倫茲譜密度的環(huán)境相互作用的耗散二能級(jí)原子所產(chǎn)生的退相干對(duì)幾何相位的修正。首先，我們基于腔量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)提出一個(gè)實(shí)際的量子隱形傳態(tài)的方案。量子隱形傳態(tài)指的是利用EPR糾纏對(duì)建立成的量子通道，發(fā)送者通過向接收者傳遞兩位經(jīng)典信息來實(shí)現(xiàn)一個(gè)粒子的量子信息傳送的協(xié)議。我們可以通過腔場(chǎng)單光子脈沖

2、的輸入輸出過程來實(shí)現(xiàn)這個(gè)傳送過程。通過光子對(duì)腔的輸入輸出過程，光子和禁錮在腔場(chǎng)中原子的相互作用會(huì)使得反射光子的極化方向相對(duì)入射光子的極化方向發(fā)生角度的偏轉(zhuǎn)，我們稱這個(gè)旋轉(zhuǎn)為法拉第旋轉(zhuǎn)。利用法拉第旋轉(zhuǎn)，我們就可以在發(fā)送者和接收者之間建立由光子和原子之間的糾纏形成的量子通道。利用這條糾纏通道，一個(gè)利用低品質(zhì)腔和適中腔與原子耦合強(qiáng)度的量子隱形傳態(tài)就可以實(shí)現(xiàn)。我們的方案完全可以推廣為實(shí)現(xiàn)一個(gè)任意多體態(tài)的傳輸。
　　 相比于以前提出的利用

3、衰變腔實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)的方案，我們的方案具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，在我們的方案中腔與原子的耦合強(qiáng)度適中即可，無(wú)需像以往方案中的強(qiáng)耦合條件，這極大的降低了實(shí)驗(yàn)難度。其次，我們的方案是基于低品質(zhì)腔的單光子脈沖的輸入輸出過程，而且只考慮了原子的虛激發(fā)，因此不同于以往方案是概率性的，我們的方案不受腔衰變及原子自激輻射影響的確定性隱形傳態(tài)。此外，我們的方案不涉及利用CNOT門操作來實(shí)現(xiàn)Bell態(tài)測(cè)量，也大大降低了實(shí)驗(yàn)難度。
　　 在第二部分

4、，我們研究由二能級(jí)原子組成的量子系統(tǒng)受到具有洛倫茲譜密度的環(huán)境影響所導(dǎo)致的退相干對(duì)幾何相位的修正。通過解析推導(dǎo)與數(shù)值計(jì)算，我們主要集中研究了環(huán)境的非馬爾科夫效應(yīng)對(duì)幾何相位的影響。文中推導(dǎo)并得到了在弱耦合極限下幾何相位的最低階修正的解析解及一般情況下的數(shù)值解。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)譜寬很小的時(shí)候退相干效應(yīng)對(duì)幾何相位的修正將非常大的，此時(shí)退相干的非馬爾科夫效應(yīng)比較顯著。但是，隨著環(huán)境譜寬的增加，馬爾科夫效應(yīng)越來越弱，環(huán)境對(duì)幾何相位的修正液變得越來越小，