两纠缠二能级原子在真空场中的纠缠动力学

研究了两个部分纠缠二能级原子与单模真空场相互作用的纠缠动力学.利用量子约化熵研究了两部分纠缠二能级原子与单模真空场之间的纠缠动力学;利用量子相对熵研究了两部分纠缠二能级原子之间的纠缠动力学;讨论了原子偶极-偶极相互作用对系统纠缠动力学的影响.结果表明:系统呈现出周期性的纠缠动力学,纠缠的大小与周期依赖于原子之间的偶极-偶极相互作用.选取适当的系统参数和相互作用时间,可以制备原子-场最大纠缠态与原子-原子最大纠缠态.     

偶极相互作用对量子纠缠信息传递与保持的影响

依据全量子理论原理,采用时间演化算符的方法,详细探讨了等同双能级原子与单模光场在偶极共振相互作用过程中系统的时间演化特性,分析了偶极相互作用对量子纠缠信息传递或保持的影响。计算和分析表明：量子信息的传递或保持过程与原子的初态有强烈的关联,即偶极-偶极作用对W型原子,当偶极相互作用强度满足一定条件时,才能使初始原子纠缠态或光子纠缠态完全保持,不同条件下,部分保持或部分交换传递,同时出现一些混合纠缠态;而对于GHZ型原子纠缠态的传递或保持没有影响。     

纠缠双原子与压缩相干态光场相互作用系统的量子纠缠

利用全量子理论,研究了双原子与压缩相干态光场相互作用系统的量子纠缠特性,分别讨论了相干态振幅参量、光场压缩参量和耦合系数比值对系统场熵和原子相对熵演化的影响.结果表明： 当相干态振幅参量为零或很小时,两原子间纠缠度随时间演化规律和场-原子纠缠度随时间演化规律几乎相反,场-原子间的纠缠削弱了两原子间的纠缠.随着相干态振幅参量增大或光场压缩参量减小,在一定时域内,两原子处于稳定的纠缠态,并且这个时域逐渐变长,同时原子-原子平均纠缠度值增大,而场-原子平均纠缠度值减小.耦合系数比值（原子之间偶极-偶极相互作用）的增大会减弱原子与场之间的作用,使两原子始终处于最大纠缠态.     

相位退相干对多光子过程中两原子纠缠的影响

利用全量子理论及部分转置矩阵负本征值的方法,研究了存在相位退相干时多光子T-C模型中两个二能级原子与数态光场相互作用系统中两原子的纠缠演化特性。讨论了相位退相干系数、原子间偶极-偶极相互作用系数、跃迁光子数对原子间纠缠演化特性的影响。结果表明：相位退相干因子并不能完全破坏两原子间的相干性,而是衰减了原子间纠缠度的振荡幅度。随着偶极相互作用系数的增大和跃迁光子数的增多,两原子最终处于纠缠度值较稳定的纠缠态;两纠缠原子的相干性越好,两原子越容易达到纠缠度值较大且稳定的纠缠态。     

T-C模型中纠缠原子与相干态光场相互作用的量子态保真度

利用全量子理论研究了两个全同的纠缠二能级原子与相干态光场相互作用的量子信息保真度。结果表明:系统、原子和场的保真度随平均光子数的增加而急剧减小;系统和原子的保真度随原子间偶极—偶极相互作用增加而变大且趋于同步,但原子的保真度增大更为明显:原子初始纠缠度对三体系保真度影响并不大。     

Schr(o)dinger猫态光场与纠缠态原子相互作用体系的压缩特性

研究了初始处于Schr(o)dinger猫态光场与纠缠态原子相互作用体系的压缩特性.通过数值计算,讨论了光场强度和相干态相位角对体系中的双原子偶极压缩和光场压缩的影响.结果表明:在弱场情况下,不存在偶相干态和Yurke-Stoler相干态与纠缠态原子相互作用的光场振幅压缩,但存在奇相干态与纠缠态原子相互作用的光场振幅压缩.在相同的条件下,不存在偶相干态与纠缠态原子相互作用的原子偶极压缩,存在奇相干态和Yurke-Stoler相干态与纠缠态原子相互作用的原子偶极压缩.在强场情况下,三种不同的光场分别与纠缠态原子相互作用,两种压缩现象均不存在.     

相位退相干对T-C模型中两纠缠原子纠缠度的影响

采用全量子理论方法,研究了存在相位退相干的2个纠缠的两能级原子与真空场进行相互作用系统中两原子的纠缠演化.结果表明:相位退相干系数、初始两原子的状态和原子间的偶极相互作用对腔中2个原子的纠缠有着显著的影响.研究发现:考虑存在相位退相干时,两原子纠缠是一逐渐衰减的波动过程,最后趋于稳定的值,这个稳定值与开始两原子的状态和偶级相互作用有关;即使存在相位退相干,如果适当选择原子的初态,两原子会永远处于最大纠缠态.     

双模纠缠相干场与原子多光子相互作用系统的原子布居数演化

利用全量子理论并结合数值计算的方法,研究两个二能级原子与双模纠缠相干场相互作用系统的原子布居数演化性质.讨论了跃迁光子数、初始平均光子数、光场纠缠程度及双原子问偶极相互作用对原子布居数演化特性的影响.     

双模纠缠相干光场与Bell态原子相互作用系统的原子偶极压缩效应

运用解Schr(o)dinger方程和数值计算方法,研究了处于Bell态的两个全同二能级纠缠原子与双模纠缠相干光场相互作用系统的原子偶极压缩特性.分析了原子体系的初态、双模纠缠相干光场的纠缠程度、初始光场的平均光子数以及两纠缠原子的相互作用强度对偶极压缩性质的影响.结果表明:若初始时刻原子处在Bell态|β00〉、|β01〉和β11〉时,不会出现偶极压缩效应.而处在Bell态|β10〉时在一定条件下可呈现原子偶极压缩效应,且偶极压缩效应与初始光场的平均光子数和双模纠缠相干光场的纠缠程度有关.     

Schrdinger猫态光场与纠缠态原子相互作用体系的压缩特性

研究了初始处于Schrodinger猫态光场与纠缠态原子相互作用体系的压缩特性。通过数值计算,讨论了光场强度和相干态相位角对体系中的双原子偶极压缩和光场压缩的影响。结果表明:在弱场情况下,不存在偶相干态和Yurke-Stoler相干态与纠缠态原子相互作用的光场振幅压缩,但存在奇相干态与纠缠态原子相互作用的光场振幅压缩。在相同的条件下,不存在偶相干态与纠缠态原子相互作用的原子偶极压缩,存在奇相干态和Yurke-Stoler相干态与纠缠态原子相互作用的原子偶极压缩。在强场情况下,三种不同的光场分别与纠缠态原子相互作用,两种压缩现象均不存在。     

量子通信与量子计算

量子信息学是物理学目前研究的热门领域，它主要包括量子通信和量子计算，文章简要介绍了量子通信和量子计算的理论框架，包括量子纠缠、量子不可克隆定理、量子密钥分配、量子隐形传态、量子并行计算、Shor以及Grover的量子算法，并介绍该领域的研究进展。     

一个改进的量子隐形传态回路

量子隐形传态是一种典型的量子通信方式,它用经典辅助的方法来传送量子态,并引入了量子纠缠的特性.实现隐形传态的量子回路形式有很多,为了更有效地传递量子态,本文在Brassard回路的基础上提出一个改进的量子回路,它具有更简洁的结构,并能实现量子隐形传态.     

量子神经动力学分析

量子计算与神经计算的结合是当前人工神经网络理论发展的一个前沿课题,由此而产生的量子神经计算范式具有很高的理论价值,我们在量子理论基本原理的基础上讨论了把量子理论引入神经计算领域的可能性和可行性,并详细分析量子神经的动力学行为,为以后建立量子神经网络和研究量子神经网络的学习算法打下了坚实的理论基础.最后简单讨论了一些与量子神经计算有关的其它问题.     

量子密码学的应用研究

文中首先对量子密码学作了简单的介绍,给出了量子密钥所涉及的几个主要量子效应,接着较为详细地阐述了国内外量子密码学发展的历史,给出了量子密码学研究的几个课题：量子密钥分配、量子签名、量子身份认证、量子加密算法、量子秘密共享等,并分别加以简单的说明并详细地分析了阻碍量子密码实用化的几个因素。最后对量子密码学的发展做了展望。     

Tavis-Cummings模型中运动原子的量子关联动力学

通过数值计算的方法,研究了T-C模型中两运动原子与粒子场相互作用时两原子的量子关联。讨论了两原子的初始量子纠缠和腔场的光子数及原子的运动对两原子量子纠缠和量子失谐的影响。结果表明：初始量子纠缠不同,两原子的量子纠缠和量子失谐的演化不同;光子数的增加,两原子的量子纠缠出现猝死和恢复现象,而量子失谐保持非零,同时量子纠缠和量子失谐变化的更快;考虑原子的运动时,量子纠缠和量子失谐周期性演化,场模结构参数的增大,量子纠缠和量子失谐的演化周期变小。通过演化曲线发现,量子纠缠和量子失谐的演化具有相似性。     

量子骰子

量子博弈是量子信息的一个重要分支.以Meyer所研究的单硬币博弈游戏为基础,主要讨论了具有六个态的骰子游戏.对于经典的二人骰子游戏而言,游戏者双方P和Q获胜的几率相同,都是1/2.而在量子骰子游戏中,用骰子的态密度矩阵来表示该态,若其中一个游戏者Q用量子策略来代替经典游戏中随机的翻转过程,而另一个游戏者P仍然采用经典策略,则Q完全可以控制游戏的胜负.从而对于量子骰子游戏而言,可以得出:量子策略比经典策略更具优越性.     

单光子波包与腔-量子点相互作用的动力学研究

对单光子波包与腔-量子点模型相互作用的动力学过程进行了数学推导,并通过数值模拟实现了静态量子比特与飞行光子比特之间的相互转换。结果表明：由腔-量子点系统输出到光纤的光子是一个平滑的波包;通过改变激光脉冲作用时间等系统参数,可实现量子点中的原子和光子的纠缠,在此基础上,即可实现不同量子点中原子的纠缠。研究结果对解决利用腔-量子点系统来构造量子计算机的接口、制备纠缠态以及实现受控量子门等热点问题具有积极意义。     

多用户网络环境下量子密码术

在传统的点到点之间进行量子密钥分发协议的基础上,利用量子存储技术和EPR粒子纠缠态互换的方法,提出了在多用户、多控制中心、远距离的网络环境下进行量子密钥传送的方案。与传统的点与点之间的量子密钥传送协议类似,其安全性也是建立在量子力学原理上,任何窃听者的存在必将使生成密钥的误码率上升而被合法通信用户发现。     

量子纠缠联想记忆

提出一种基于量子纠缠的联想记忆神经网络(QuEAM).对比传统的联想记忆网络,QuEAM的存储容量得到了指数级的增大.学习算法是根据纠缠量度的性质,采用Grover量子迭代算法的基本原理局域放大量子位(qubit)的概率振幅,相当于传统计算机的按位操作,讨论了这个学习算法下的量子基本原理.最后给出具体的例子说明了算法的有效性.     

量子全加器构造的探讨

本文探讨了由Toffoli门和受控非门等量子逻辑门构成低位输入、低位输出的量子全加器的电路，并分析了该种量子全加器的变换操作。通过比较推导出有多位输入、多位输出量子全加器的电路组合规律．