量子信息中的糾纏，非定域性及隱形傳態(tài)等問(wèn)題的研究.pdf

1、量子糾纏和非定域性的研究是量子力學(xué)的基礎(chǔ)理論問(wèn)題。從1935年愛(ài)因斯坦等人提出的EPR糾纏態(tài)到Bell不等式的提出以及后來(lái)的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的歷程，人們認(rèn)識(shí)到量子糾纏態(tài)能展現(xiàn)經(jīng)典物理所不能解釋的非定域關(guān)聯(lián)。90年代以來(lái)，隨著量子信息論的興起和發(fā)展，量子糾纏又展示了重要的應(yīng)用前景。糾纏可以作為基本的信息源，在量子計(jì)算和通信領(lǐng)域起著核心地位。但量子糾纏和非定域性容易被環(huán)境誘導(dǎo)的退相干效應(yīng)所破壞，這是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算和通信的基本障礙。本

2、文主要研究了在退相干條件下連續(xù)變量系統(tǒng)的糾纏，非定域性的演化，隱形傳態(tài)問(wèn)題，以及原子和光場(chǎng)相互作用系統(tǒng)的糾纏動(dòng)力學(xué)。本文主要的結(jié)果如下：
　　 1.在第二章中，我們簡(jiǎn)要介紹了量子糾纏，非定域性，量子隱形傳態(tài)，以及退相干的一些背景知識(shí)。首先回顧了量子非定域的理論研究和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的歷史，Bell不等式及其在高維系統(tǒng)和連續(xù)變量系統(tǒng)的推廣。接著我們介紹了量子糾纏的概念和糾纏的幾種度量，包括Von Neumann熵，形成糾纏，蒸餾糾纏，糾纏

3、相對(duì)熵，以及Log-negativity等。我們還介紹了量子糾纏在量子通信中的一種重要應(yīng)用一量子隱形傳態(tài)。最后介紹了量子退相干的幾種機(jī)制。
　　 2.在第三章中，我們研究了配對(duì)貓態(tài)及兩模負(fù)二項(xiàng)式態(tài)在相位退相干條件下的糾纏性質(zhì)和Bell不等式的破壞。我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的糾纏度和非定域性隨退相干時(shí)間的增大而減少，有限時(shí)間內(nèi)始終有可蒸餾糾纏和非定域性存在。我們對(duì)兩模負(fù)二項(xiàng)式態(tài)在隱形傳態(tài)中應(yīng)用也進(jìn)行了研究，并考慮了相位退相干對(duì)保真度的影響。不

4、同的初態(tài)參數(shù)對(duì)糾纏，非定域性及保真度的影響也進(jìn)行了研究。
　　 3.在第四章中，我們研究了配對(duì)貓態(tài)和配對(duì)相干態(tài)在振幅退相干條件下的糾纏性質(zhì)，Bell不等式的破壞。我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的糾纏度和非定域性隨退相干時(shí)間的增大而減少。與相位退相干不同的是，一定時(shí)間后，Bell不等式不再被破壞。我們研究了這一特征時(shí)間對(duì)初態(tài)參數(shù)和環(huán)境溫度的依賴(lài)行為，發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度越高，非定域性越容易被破壞，而且可以通過(guò)調(diào)節(jié)初態(tài)參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)這一特征時(shí)間。配對(duì)相干態(tài)和配對(duì)

5、貓態(tài)存隱形傳態(tài)中應(yīng)用也進(jìn)行了研究，并考慮了熱環(huán)境對(duì)保真度的影響。不同的初態(tài)參數(shù)和環(huán)境溫度對(duì)糾纏，非定域性及保真度的演化性質(zhì)的影響也進(jìn)行了研究。
　　 4.在第五章中，我們研究了Ξ位型級(jí)聯(lián)三能級(jí)原子與光場(chǎng)相互作用系統(tǒng)的糾纏動(dòng)力學(xué)。我們首先得到了系統(tǒng)的精確解，并利用Log-Negtativity作為度量研究了糾纏的演化，討論了不同的初態(tài)參數(shù)和失諧對(duì)糾纏度的影響。我們發(fā)現(xiàn)失諧可以作為一個(gè)控制參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)腔場(chǎng)和原子之間的糾纏性質(zhì)。在相位退