相位阻尼下Bell对角态的演化

导出相位阻尼下Bell对角态的演化密度矩阵,计算演化态的量子关联(纠缠,quantum discord,quantum disso-nance)和经典关联。计算结果表明:在演化过程中量子关联逐渐消失,经典关联增加,在量子关联全部消失后经典关联就是总关联,Bell对角态关联是次可加的;在所有的量子关联中纠缠最为脆弱易于发生退纠缠,在外界环境作用下quantum discord也可死亡与重生。     

空间运动对原子系综量子比特的影响

通过推广原子系综集体激发态量子漏损(Quantum Leakage)的概念, 应用原子相干态的方法, 系统地研究了原子质心的空间运动对二能级原子系综集体对称态动力学演化的影响. 在宏观极限下, 分析了原子系综集体态在有限温度时的量子退相干效应. 研究表明, 随着系综中的原子数N → ¥ , 系统的保真度将变得很坏. 因此, 在利用原子系综存贮量子信息的研究中, 量子漏损将是一个不可忽略和回避的问题. 这些研究为原子系综能否作为量子比特应用于量子信息提供了理论上的可行性分析.     

退相干演化对Jaynes-Cummings模型影响的考察

使用混态演化的Kraus求和方法,考虑在退极化模式下,基于Jaynes-Cummings模型设定初态,对退相干时间演化后末态的保真度与von Neumann熵的变化进行了讨论分析.结果表明,存在退相干演化的量子态保真度会随时间发生衰减振荡至稳定,而von Neumann熵会随时间发生振幅减小的振荡变化.     

初始量子相干性对玻色-爱因斯坦凝聚系统中量子纠缠的影响

研究拉曼耦合玻色-爱因斯坦凝聚原子系统,在初始态具有量子相干性时纠缠相干态的生成,讨论了初始量子相干性对所生成的纠缠态的影响,指出初始量子相干性只影响所生成的纠缠相干态各组分之间的相位,不影响它们的振幅.     

调频场作用下双光子电离光电子谱特性

应用微扰理论和数值计算方法,研究了调频光场作用下激发与电离模型中双光子电离光电子谱的相干特性.分析了调频光场的调制振幅、调制频率以及初相位对双光子电离光电子谱的影响.结果表明,调制振幅、调制频率以及初相位对双光子电离光电子谱有调制作用.选取合适的参量,可以实现对双光子电离光电子谱的量子控制.这一相干量子控制的机理是强场作用下激发态的粒子在两个缀饰态之间的选择性布局所致.     

基于弱测量和量子反弱测量的三能级量子系统稳定研究

利用弱测量和量子反弱测量方法研究了一个V-型三能级量子系统处在振幅耗散退相干环境作用下的问题.得到了相应的最优化条件、保真度以及成功率解析表达式.通过数值模拟,发现到当弱测量和量子反弱测量强度在满足一定条件下,该退相干的三能级量子系统能有效稳定.     

基于弱测量的噪声环境下量子秘密共享方案

量子秘密共享是量子密码学中一个重要分支,而纠缠态是设计秘密共享协议的重要手段之一。噪声环境会导致量子纠缠态发生退相干,从而降低方案质量甚至失败。本文针对相关文献中的量子秘密共享方案,研究了振幅阻尼信道对方案的影响。为了减少纠缠退相干的发生,采用了弱测量方法对噪声环境下的方案进行保护,分析了经过振幅阻尼信道作用之后得到的秘密量子态与初始秘密之间的保真度;给出了不采取任何手段时得到秘密与采用弱测量得到秘密时的相干性度量的定量研究。最后,以具体的量子态为例,发现弱测量的方法对提高方案中秘密态的保真度与相干性具有一定的意义。     

一种新定义相干叠加态的压缩特性及量子统计性质

研究了压缩相干态和真空态构成的相干叠加态的振幅平方压缩特性和量子统计性质.结果表明,在一定条件下,相干叠加态在场的两个正交分量上分别产生振幅平方压缩效应,并呈现光子聚束及超泊松分布等特性.相干叠加态的压缩效应与压缩参量及相干参数有关,相干态的相位和压缩相位也会对叠加态的非经典效应产生影响.     

噪声环境下纠缠相干态的量子关联特性

着重研究了在振幅噪声环境下两体纠缠相干态(Entangled Coherent State,ECS)与贝尔态的量子关联演化.用形成纠缠熵(Entanglement of Formation,E)、量子失协(Quantum Discord,QD)、测量诱导扰动(Measurement-Induced Disturbance,MID)及几何量子失协(Geometric Measure of Quantum Discord,GQD)来计算纠缠相干态在噪声环境下的量子关联演化,发现纠缠相干态的量子失协随着r先减小再增长,然后又逐渐衰减至0,其测量诱导扰动则随着r单调衰减到0,而量子失协以及测量诱导的扰动在振幅衰减影响下比形成纠缠熵演化更加持久.通过对比分析,发现对称与非对称噪声通道下贝尔(Bell)态不一定比纠缠相干态的纠缠度更高,纠缠相干态以及贝尔态的量子关联影响区别不是很明显.     

高极化自旋体系纵向弛豫时间的测量

在高极化自旋体系中由于强辐射阻尼效应的影响,常规的纵向弛豫时间(T1)测量方法不再适用或需修改.本文提出了高极化自旋体系T1的分子间多量子相干测量方法.通过相干脉冲梯度场抑制演化期的辐射阻尼效应,利用分子间多量子相干信号的性质消除检测期的辐射阻尼效应,在绝对值谱模式下对谱峰峰高拟合,准确计算出T1.在此基础上,分析和比较了分子间多量子相干法与饱和恢复法对辐射阻尼效应的抑制作用.实验结果表明,分子间多量子相干方法能有效地抑制辐射阻尼效应,准确测量高极化自旋体系纵向弛豫时间.     

GaAs高过超能量态电子自旋相干动力学研究

研究了9.6K低温下、本征GaAs高过超能量态电子自旋相干动力学的浓度依赖,发现当光子能量为1.57 eV,载流子浓度增大至2.65×1017 cm-3时电子自旋相干量子拍的相位翻转180°.理论计算表明量子拍的相位翻转为区分轻、重空穴系统提供了重要依据,当载流子浓度大于2.6×1017 cm-3时,量子拍的振幅主要起源于重空穴价带导带跃迁,当载流子浓度小于2.6×1017cm-1时,量子拍的振幅主要起源于轻空穴价带导带跃迁.因而,分别在轻空穴价带导带系统和重空穴价带导带系统实验测量电子自旋相干动力学成为可能,实验数据表明在轻空穴价带导带系统测得的电子自旋相干弛豫时间明显大于在重空穴价带导带系统测得的电子自旋相干弛豫时间.     

在量子信息分裂中利用局部测量提高量子参数估计

我们利用多体量子纠缠信道在环境噪声中实现了关于量子相位参量的信息分裂.这个量子信息分裂方案是指从一个发送端,人们将含有信息的任意量子态传输到多个接收端,然后利用么正测量在任意一个接收端上还原量子参量信息.我们发现,在退振幅阻尼噪声通道下,合理引入局部测量能提高量子参量估计精度.当环境表现为马尔科夫性时,经过量子信息分裂,量子参量估计精度的动力学演化会呈现单调衰减趋势.当环境具有一定记忆效应时,其演化会呈现振荡起伏行为.     

晶体中相干声子量子拍频的飞秒TR-CARS研究

建立了利用飞秒TR-CARS技术研究晶体中相干声子动力学的理论模型,针对两个声子模式被同时激发时,它们之间相干耦合的量子拍频现象进行了数值模拟,讨论了两个声子模式的波数差、振幅因子之比以及失相时间变化对量子拍频曲线的影响.为在飞秒时间尺度上研究晶体中相干声子动力学提供了理论依据,对于理解相干声子的属性具有重要意义.     

腔中利用人工原子实现多量子比特相位门

在量子信息研究中,多量子比特相位门具有非常重要的意义。本文介绍了实现多量子比特相位门的两种模型,提出了一个利用腔中四能级超导人工原子实现多量子比特相位门的方案。该方案采用一个量子场和两个经典场控制各能级之间的跃迁,提高了多量子比特系统抵抗退相干的能力。     

三能级原子振幅退相干的Bang-Bang动力学控制

采用量子Bang-Bang控制技术对三能级原子系统的振幅退相干动力学解耦进行了研究. 分别给出了3种不同的能级结构下满足解耦条件的Bang-Bang控制群和这些控制群的具体的脉冲序列.     

三能级原子振幅退相干的Bang-Bang动力学控制

采用量子Bang-Bang控制技术对三能级原子系统的振幅退相干动力学解耦进行了研究. 分别给出了3种不同的能级结构下满足解耦条件的Bang-Bang控制群和这些控制群的具体的脉冲序列.     

双模压缩

光的相干压缩效应是光场的振幅和相位起伏的不对称的纯粹量子效应.文献[3]讨论了单模相干场与二能级原子相互作用中的压缩现象,在双模相干场与三能级原子的相互作用问题中,可以引入另一种讨论方案.设:     

基于系综金刚石氮空位色心量子调控系统设计

为了实现量子的自旋调控和精密测量,将金刚石作为自旋载体材料,设计了基于系综金刚石氮空位（Nitrogen-vacancy, NV）色心量子调控系统。通过利用金刚石独特的自旋三重态容易被初始化,操控和读出,基于LabVIEW软件,设计编写了脉冲序列发生模块并搭建了共聚焦系统,调控了系综NV色心的自旋量子态。结果表明：该系统可以调控系综NV色心的自旋量子态;实现了NV色心拉比振荡实验的测量;拉比振荡周期为100ns。可见该系统结构设计简单,为下一步延长退相干时间,提高系统灵敏度打下基础。     

基于系综金刚石氮空位的色心量子调控系统设计

为了实现量子的自旋调控和精密测量,将金刚石作为自旋载体材料,设计了基于系综金刚石氮空位(nitrogen-vacancy,NV)色心量子调控系统。通过利用金刚石独特的自旋三重态容易被初始化、操控和读出,基于Lab VIEW软件,设计编写了脉冲序列发生模块并搭建了共聚焦系统,调控了系综NV色心的自旋量子态。结果表明:该系统可以调控系综NV色心的自旋量子态;实现了NV色心拉比振荡实验的测量;拉比振荡周期为100 ns。可见该系统结构设计简单,为下一步延长退相干时间,提高系统灵敏度打下基础。     

主动关联马赫-曾德尔干涉仪中多参数相位估值的极限

基于量子费歇尔信息和量子费希尔信息矩阵理论,研究了三端口输入的主动关联马赫-曾德尔(Mach-Zehnder, MZ)干涉仪在两种不同输入态下的相位估值极限.研究结果得到,在单个端口输入任意光场的情况下,利用相位平均和量子费歇尔信息矩阵理论消除了输入光场的涨落对相位估值极限的影响;而在双端口输入相干态的情况下,无法消除光场涨落对估值极限的影响,且相位估值极限依赖于输入的双相干光的初始相位.