腔量子電動力學(xué)在量子信息中的應(yīng)用.pdf

1、量子力學(xué)是二十世紀科學(xué)進步的一個偉大的里程碑。它的創(chuàng)立和發(fā)展不僅漂亮地解釋了原子、原子核結(jié)構(gòu)、基本粒子的產(chǎn)生和湮滅等許多重要的物理問題,而且也促成了原子能、激光等重大技術(shù)發(fā)明。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,物理的存儲單元及其系統(tǒng)尺度變得越來越小(甚至變成單個原子),量子效應(yīng)就會越來越明顯。以量子力學(xué)原理為基礎(chǔ)的一門新興學(xué)科,量子信息科學(xué)應(yīng)運而生。在量子信息學(xué)中,量子糾纏扮演著至關(guān)重要的作用,它是量子計算和量子信息的重要基礎(chǔ)資源,也是量子系統(tǒng)具

2、有眾多奇妙特性的根源。腔量子電動力學(xué)(Cavity Quantum Electrodynamics-CQED)也是一門新學(xué)科,它的一些研究成果為人們展現(xiàn)了許多重要的基本物理現(xiàn)象,使人們進一步認識了局域空間中物質(zhì)粒子的相互作用及其原因。它作為量子計算與量子信息實現(xiàn)的量子物理系統(tǒng)之一,在量子信息科學(xué)領(lǐng)域有著光明的應(yīng)用前途。
　　本文在梳理了量子信息基本理論知識及其實驗進展的同時,著重分析研究了腔QED系統(tǒng)、介紹了相關(guān)實驗器件和實驗進展

3、;最后,我們對多粒子量子糾纏態(tài)的制備問題以及糾纏態(tài)在量子信息中的運用進行了研究。本文主要研究成果為:
　　基于腔QED系統(tǒng),我們設(shè)計出實現(xiàn)多原子簇態(tài)的制備的方案。本方案建立在原子與腔場的大失諧極限條件下,腔場只被虛擬的激發(fā),導(dǎo)致腔場布居可忽略不計,因而從原子到腔場沒有量子信息傳遞。方案也不對腔的耗散敏感,于是降低了嚴格的強耦合條件。最后我們分析了方案的實驗可行性。
　　我們還研究實現(xiàn)了基于密鑰分享的量子密集編碼的腔QED方案