制备多体纠缠态的理论研究

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随着信息时代的到来,对于信息处理的需求日益增加。为了突破经典信息技术的物理极限,为人们提供更强大的信息处理能力,量子信息学应运而生。量子信息学是以描述微观世界本质规律的量子力学为基础的信息技术。量子纠缠是量子信息赖以存在的基础,是量子计算和量子通讯的前提。正是由于量子纠缠这一量子力学中的奇异现象使得量子信息技术超越经典信息技术成为可能,因此量子纠缠也被认为是一种重要的资源。对于量子纠缠的研究,一方面可以使我们更深入的理解量子力学,以期回答一些量子力学的基本问题,另一方面又在诸如量子计算和量子通信等方面有重要应用价值。因此对于量子纠缠的研究,有着巨大的理论意义和潜在的实用价值。 本文主要研究针对多体量子纠缠进行了理论研究,共分为五章。第一章主要介绍了量子信息这一新生的交叉学科。第二章主要介绍了量子纠缠概念,讨论了纠缠的判据和度量,制备纠缠的方案以及这些方案的基础理论。第三章对处在矩形磁场中的海森堡链中的热纠缠进行了研究。给出了一种通过控制外部参量就可以提高临界温度的方案。第四章主要提出了一种利用四能级梯型原子与光场间的相互作用产生三模纠缠的方案。我们扩展了前人的研究工作,得到了产生三模纠缠的方法。我们还讨论了系统中各种参量如经典场的拉比频率和初态的选择对于纠缠的影响。在第五章中,我们进一步提出了一种新的产生三模纠缠的方案,由于在光腔中引入了参量振荡器,我们得到了真正的三体纠缠,讨论了原子与光场间的作用以及参量振荡器在真正三体纠缠中的地位和作用,分析了体系中三模纠缠结构,证实了真正的三模纠缠的存在,并给出了两两模式之间纠缠和三模式共享的全局纠缠的度量。
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