量子糾纏動力學若干問題研究.pdf

1、學號：密級：學號：密級：博士學位論文博士學位論文量子糾纏動力學若干問題研究ResearchontheDynamicsofQuantumEntanglement量子糾纏動力學若干問題研究ResearchontheDynamicsofQuantumEntanglement姓名楊青學科專業(yè)電磁場與微波技術(shù)姓名楊青學科專業(yè)電磁場與微波技術(shù)研究方向量子通信和量子計算研究方向量子通信和量子計算指導教師曹卓良教授指導教師曹卓良教授完成時間2009年4

2、月完成時間2009年4月摘要1摘要量子信息學作為一門新興交叉學科，誕生于量子力學、計算機科學、信息論和密碼學的基礎思想的融合，而它的迅速發(fā)展更是推動了物理學乃至數(shù)學、化學、控制學、電子學等多個不同學科分支的進一步交叉。迄今為止，這一新興學科受到了國內(nèi)外物理學家們的廣泛關注，并取得了豐碩的研究成果。量子糾纏和量子非局域性是量子力學中兩個最深刻、最奇特的性質(zhì)，也是量子信息學中的兩個關鍵性概念，是實現(xiàn)量子信息技術(shù)的基礎。量子糾纏作為量子信息和

3、量子計算的重要資源，可以實現(xiàn)包括隱形傳態(tài)、超密編碼等在內(nèi)的眾多量子信息處理方案。量子糾纏最顯著的特征就在于其量子非局域性?？梢哉f，量子信息學中的大多數(shù)問題都與非局域的量子糾纏有關。針對量子糾纏的研究十分廣泛，從最基本的糾纏的定義、糾纏的度量到糾纏態(tài)的制備、操控等具體方案的實現(xiàn)等等。其中，有關量子糾纏動力學的研究一直是量子理論基礎研究的一個熱點問題。由于量子系統(tǒng)不可避免地會和環(huán)境發(fā)生相互作用，多體量子系統(tǒng)中的糾纏會隨時間發(fā)生衰減。這成為實

4、現(xiàn)量子信息處理方案的主要障礙。因此，人們有必要對多體量子系統(tǒng)中的糾纏演化問題加以研究，這一方面有助于人們更深入地理解量子力學的基本問題；另一方面，也有助于人們動態(tài)地把握量子糾纏在量子信息處理中的狀態(tài)。本論文正是以量子糾纏動力學為重要研究對象，開展了以下的研究工作：一、以兩原子TavisCummings模型為基礎，利用糾纏度量concurrence研究了在系統(tǒng)初始處于兩種W類態(tài)時兩個原子的糾纏演化行為，并對其中的量子糾纏突然死亡現(xiàn)象進行了

5、探討。結(jié)果表明，多體系統(tǒng)中糾纏突然死亡現(xiàn)象的出現(xiàn)不僅和初態(tài)的糾纏度有關，而且和初態(tài)的具體形式有關。二、在考慮腔損的兩原子TavisCummings模型的基礎上，通過計算MABK不等式，考察了原子腔三體Bell非局域性隨時間的演化特性，根據(jù)腔損率κ和原子腔耦合強度λ之間的關系進行了討論，發(fā)現(xiàn)存在所謂的Bell非局域性的突然死亡現(xiàn)象。三體量子系統(tǒng)是超出兩體量子系統(tǒng)的最基本的多體系統(tǒng)，因此關于三量子體系中非局域性質(zhì)的研究，不僅有助于人們了解不