量子传感与能量存储

发布时间：2023-04-05 18:09

　　量子力学自20世纪初建立,发展至今,已有一百多年的历史。在这期间,许多分支学科相继出现。量子信息学作为量子力学和信息学的交叉学科,也是其中之一。在本文中,我们针对量子信息学中的量子传感、能量存储等问题展开了研究和讨论。在关于量子传感的研究中,我们把研究对象聚焦在多原子Sagnac干涉仪上。我们研究了多原子Sagnac干涉仪的系统旋转的灵敏度,并提出用多粒子纠缠态来提高系统旋转的灵敏度。为了方便的找出合适的初态来提高多原子Sagnac干涉仪系统的测量精度,我们首次提出了关于系统旋转频率的产生子。利用这一产生子,得到了关于系统旋转频率的通用量子Fisher信息(QFI)表达式。通过分析研究通用QFI表达式,我们得出结论:在提高系统的测量精度方面,所有自由度完全纠缠的量子态作初态,要比部分自由度纠缠的量子态作初态更具优势。在关于能量存储的研究中,我们对存储能量的量子系统(量子电池)进行了研究。在我们的模型中,量子电池的实验体系由谐振子系统来实现。在这一模型中我们探讨了量子电池充电过程和放电过程。在量子电池的充电过程中,我们研究了如何提高量子电池的充电量及充电功率。此外,我们研究了基于Land...

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 背景介绍
        1.1.1 量子传感中的原子Sagnac干涉仪
        1.1.2 量子系统的能量存储与转移
    1.2 本文结构
2 Fisher信息
    2.1 经典Fisher信息与Cramer-Rao不等式
        2.1.1 经典Fisher信息
        2.1.2 Cramer-Rao不等式
    2.2 量子Fisher信息
    2.3 幺正参数化下的量子Fisher信息求解
    2.4 本章小结
3 量子传感中的Sagnac干涉仪
    3.1 Sagnac效应与光纤Sagnac干涉仪
    3.2 原子Sagnac干涉仪
        3.2.1 单原子Sagnac干涉仪
        3.2.2 多原子Sagnac干涉仪
    3.3 多原子Sagnac干涉仪旋转灵敏度的提高方案
        3.3.1 引言
        3.3.2 关于系统旋转频率的量子Fisher信息通式
        3.3.3 不同初态下的量子Fisher信息
        3.3.4 parity测量和经典Fisher信息
    3.4 本章小结
4 量子系统中能量的存储与转移
    4.1 量子电池充电放电的基础理论
    4.2 受迫谐振子作量子电池的充电机制
        4.2.1 理论模型
        4.2.2 电池所充电量
        4.2.3 电池的充电功率
    4.3 量子电池的放电机制与Landau-Zener理论的关系
        4.3.1 理论模型
        4.3.2 放电过程
    4.4 本章小结
5 量子态的表示
    5.1 Majorana表象
    5.2 Majorana表象的推广
        5.2.1 Majorana表象下的相干态方法
        5.2.2 Majorana表象下的相干态方法的应用
    5.3 两个相干态的叠加态的Majorana星表示
        5.3.1 两个玻色相干态的叠加态的Majorana星曲线方
        5.3.2 两个SU(1,1)相干态的叠加态的Majorana星曲线方程
    5.4 本章小结
6 总结与展望
附录A 含时哈密顿量时间演化算符的推导
附录B 产生因子H的推导过程
附录C 多原子干涉仪中关于Ω的通用QFI的推导过程
参考文献
发表论文情况



本文编号：3783880