量子力学基础实验的新效用

从量子力学两个基础实验———电子双缝干涉实验、Stern -Gerlach实验出发 ,引出量子信息理论的两个新概念———量子退相干与量子纠缠。并详细介绍了量子退相干概念和量子纠缠概念以及它们在量子信息领域中的应用。这样在学生可接受的范围内把物理前沿的新概念引入到了实验教学 ,从而拓宽了学生的知识面 ,加深了对物理概念的理解 ,发掘了基础实验的新效用。     

量子力学基础实验的新效用

从量子力学两个基础实验-电子双缝干涉实验、Sterm-Gerlach实验出发，引出量子信息理论的两个新概念-量子退相干与量子纠缠，并详细介绍了量子退相干概念和量子纠缠概念以及它们在量子信息领域中的应用，这样在学生可接受的范围内把物理前沿的新概念引入到了实验教学，从而拓宽了学生的知识面，加深了对物理概念的理解，发掘了基础实验的新效用。     

量子测量与量子力学的基本问题

阐述量子测量的本质，测量对微观粒子的影响，以及测量假说在量子力学中的地位；最子退相干是量子测量引起量子纠缠的必然结果，是路径实验干涉条纹消失的主因。     

原子分子体系的引力效应

寻找完整的量子引力理论是目前理论物理中的前沿热点问题之一,而黑洞热力学和量子干涉仪探测引力效应被认为是正在形成的量子引力理论的两个重要的"实验区".前者通过将量子概念引入到广义相对论来检验二者如何结合,特别是量子力学幺正性将在这两个理论的结合中经受严峻考验;而后者通过量子系统在引力场背景中的演化来试验引力对系统量子属性的影响,在这一方面广义相对论等效原理在微观粒子领域将接受越来越严格的实验检验.目前,原子分子物理实验中出现了类似黑洞辐射的现象,然而,这些现象出现的理论机制还不是非常明确,究竟能否用目前已有的理论解释,或者还是需要构建新的理论来解释也是不清楚的,但是无论如何,这些现象的出现为实验研究量子引力理论打开了一扇窗户.另一方面,人们已经使用量子系统测量一些弱引力效应,这不仅为研究引力对量子系统的影响提供了便利条件,也为研究二者结合提供了一个好的突破口.本综述将结合我们近几年的工作,围绕原子分子体系中的强引力和弱引力效应来介绍和讨论这些问题.     

潍坊学院光学学科

潍坊学院光学学科是山东省“十一五”、“十二五”省级重点学科,学科所属多光子纠缠与操纵实验室是山东省科技厅批准的“省市共建省级重点实验室培育基地”,也是本省唯一的、具有国际领先技术的量子通信实验室。该学科所开展的量子信息处理理论研究、多光子纠缠源的实验制备、量子通信的纠缠退相干研究等课题,都是当前国际上量子信息领域的热点研究内容,     

Fock态作用下两原子的纠缠

在Milburn内禀退相干模型下,研究了单模量子辐射场Fock态作用下两个二能级原子的纠缠,得到了原子约化密度矩阵的解析形式.由于退相干,原子间纠缠将随体系的演化而衰减,最终原子态将趋于稳定,此时纠缠只依赖于场和原子的初态.纠缠度用concurrence来定量计算.     

用多个光子晶体实现量子纠缠态的稳定性

量子纠缠态的纠缠度随传播距离增加或外界干扰而变小,  在光与环境相互作用的退相干效应下,  可使纠缠度降低或不再纠缠.  基于此, 设计一组一维光子晶体, 当两光子或三光子的纠缠光通过该组光子晶体, 且叠加参数c1=0.03~0.98时, 纠缠度E=0.8~1, 从而使量子纠缠态可远距离传输, 更好地实现量子通信.     

受激辐射下两原子有效量子纠缠

研究了受激辐射相互作用下两原子体系的量子纠缠特性.运用量子绝热近似方法,获得了体系的有效哈密顿量,讨论了在该哈密顿量下两原子量子纠缠的动力学演化.研究结果说明,在大失谐条件下,受激辐射相互作用可以将两原子制备到最大纠缠的Bell态,在退相干时间内,原子的自发辐射及热环境对量子纠缠的影响不大.     

双模减单光子压缩真空态的量子退相干和非局域性动力学

本文研究了双模减单光子压缩真空态的量子退相干和非局域性动力学．数值计算了相对熵纠缠度和计算分析了线性熵纠缠度．并进一步计算了基于膺自旋算符的Bell不等式，发现Bell不等式总是违背的．因此，可以确定退相干只能减少双模减单光子压缩真空态的纠缠量，不能完全消除纠缠．     

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。     

原子-腔场系统中弱相干态的几率传送

提出了一个用原子与腔场纠缠态作为量子信道,非贝尔态测量和腔量子电动力学技术实现弱相干态的隐形传送的方案,分析了平均光子数对传送相干态的影响,发现平均光子数在0.25附近时效果最佳.该方案的最大优点是在某种程度上可以避免退相干现象.     

2个原子与2个耗散腔场量子体系中的量子退相干

应用J-C模型与相互作绘景中的密度算符理论,研究了2个相互纠缠的理想腔体中2个二能级Rydberg原子与2个纠缠耗散腔场单光子共振相互作用过程中的量子退相干,得到了2个二能级原子的退相干因子.通过对数值计算,讨论了耗散系数和原子-光场相互作用耦合系数对原子态的量子相干性的演化特性的影响.结果表明,耗散系数和原子-光场相互作用强度不仅影响原子态的量子相干性的演化的振荡性,而且影响其演化的周期性.     

多模光场与二能级原子Nj度简并N^∑光子共振相互作用系统中场量了熵与纠缠的演化

利用冯·纽曼量子约化熵理论研究了多模相干态光场与单个二能级原子简并多光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的时间演化特性,得到了多模光场量子熵的解析表达式,并给出了三模场与原子相互作用时场量子熵的数值计算结果,详细讨论了此时初始平均光子数、原子分布角以及原子偶极相位角对场量子熵与纠缠的影响。数值计算结果表明：初始光场越强,场与原子之间的量子纠缠越弱,当光场足够强时,两子系统几乎始终处于退纠缠状态;场量子熵强烈地依赖于原子分布角,光场与原子总是处于纠缠态,并且在短时间的振荡之后几乎停留在最大纠缠态,而原子分布角越大,场量子熵演化到其最大值的时间越短;原子偶极相位角对场与原子之间的量子纠缠几乎没有影响。根据场量子熵的这些特性,可以制备纠缠态或纯态。     

多模光场与二能级原子N_j度简并N~∑光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的演化

利用冯·纽曼量子约化熵理论研究了多模相干态光场与单个二能级原子简并多光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的时间演化特性,得到了多模光场量子熵的解析表达式,并给出了三模场与原子相互作用时场量子熵的数值计算结果,详细讨论了此时初始平均光子数、原子分布角以及原子偶极相位角对场量子熵与纠缠的影响.数值计算结果表明:初始光场越强,场与原子之间的量子纠缠越弱,当光场足够强时,两子系统几乎始终处于退纠缠状态;场量子熵强烈地依赖于原子分布角,光场与原子总是处于纠缠态,并且在短时间的振荡之后几乎停留在最大纠缠态,而原子分布角越大,场量子熵演化到其最大值的时间越短;原子偶极相位角对场与原子之间的量子纠缠几乎没有影响.根据场量子熵的这些特性,可以制备纠缠态或纯态.     

相互作用的量子比特在不同环境下的共生纠缠度和量子失协分析

研究了初始纠缠的量子比特在不同的环境下共生纠缠度和量子失协的动力学演化.在所研究的几种模型中,发现共生纠缠度强烈地依赖于初始环境,并在演化过程中发生纠缠死亡现象.共生纠缠度和量子失协在演化过程中均出现坍塌和复苏效应,但当量子比特间的相互作用为零时,坍塌和复苏效应消失.可无论在何种情况下,量子失协均不会减小到零,即仍能反映量子比特和系统间的量子关联,显示量子失协比量子纠缠具有更强的抗退相干能力.因此量子失协可作为获得有效量子信息的一种更有效的量子资源.     

用核磁共振量子计算机研究量子退相干问题

量子退相干理象是由系统与环境的纠缠所引起的系统相干性的消失，是一种纯粹量子力学效应[1].     

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.     

前沿科学最新发现——二.黑洞（black hole）把相对论（relativity theory）与量子理论（quantum theory）联系在一起

由普朗克长度（L点空间）公式推导出量子强引力场—黑洞强引力公式,再由黑洞强引力公式或黑洞半径公式推导出量子引力公式,从而推导出大一统场公式。     

基于单边微腔量子点耦合系统的极化纠缠浓缩

量子纠缠是实现量子信息处理任务的重要资源,一些在经典领域中无法实现的任务,可以借助量子纠缠来完成.然而,纠缠态在噪声的作用下会发生退相干,进而变成非最大纠缠态或混态,不再能完成预定任务.纠缠浓缩是从非最大纠缠态中提取最大纠缠态的过程.我们提出两个非最大纠缠Bell态纠缠浓缩方案,一个是未知系数非最大纠缠Bell态纠缠浓缩方案,另一个是已知系数非最大纠缠Bell态纠缠浓缩方案.方案中利用量子点微腔耦合系统来实现光子与光子之间的非线性相互作用,进而可以通过分级浓缩的方法提高浓缩方案的成功概率.两个方案都可以推广为多光子非最大纠缠GHZ态的纠缠浓缩.     

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.