无限长矩形波导中两全同原子的纠缠动力学

发布时间：2023-03-20 05:35

　　近年来,人们在控制量子发射器和电磁场之间的相互作用方面做了很多研究。量子信息是促使人们对这一研究领域的主要动力之一。高效量子信息器件的发展需要在量子水平上控制光与物质的相互作用,特别是对纠缠资源的精确处理。光与物质的纠缠态在许多方面都有应用,比如量子隐形传态、量子密码学、量子计算等等。所有这些应用所依赖的基本系统是双量子位元集成。具体地说,人们对通过将量子位元耦合到一个普通的电磁环境来产生量子位元之间的纠缠非常感兴趣。为了实现这一目标,周围电磁模的性质至关重要。由于发射体在自由空间中的相互作用不够强,达不到人们期望的纠缠目标,人们必须通过额外的结构来调节发射体周围的环境。这些结构能通过Purcell效应改变电磁场模态的密度,产生聚集现象。波导就是这些结构之一,它不仅能使与之耦合的两个相距较远的量子发射器相互作用,还能生成长时间的纠缠,是大规模量子器件的良好候选。本文研究了与一维块状波导相互作用的两个全同的两能级原子系统(TLSs)的纠缠动力学,分别考察了两TLSs与单个横模和与两个横模相互作用时,两TLSs间距对两原子纠缠态的影响。本文的主要研究方法和研究结果如下:1、考虑具有矩形横截...

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【学位级别】：博士

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第一章 绪论
第二章 原子与电磁场相互作用的基本知识
    §2.1 无限长矩形波导的量子化
        §2.1.1 电磁场的波动方程
        §2.1.2 矩形波导中场的两种本征模式
        §2.1.3 无限长矩形波导中场的TE和TM模解
        §2.1.4 场的量子化
    §2.2 原子与电磁场的相互作用哈密顿量
    §2.3 本章小结
第三章 两体纠缠
    §3.1 纠缠判据
        §3.1.1 Peres判据
        §3.1.2 正定但不完全正定的映射
        §3.1.3 纠缠见证
    §3.2 纠缠度量
        §3.2.1 相对熵纠缠度
        §3.2.2 形成纠缠度
        §3.2.3 并发度
        §3.2.4 负度
    §3.3 本章小结
第四章 无限长矩形波导中两全同原子的纠缠
    §4.1 物理模型
    §4.2 波导中两TLSs的演化
    §4.3 两TLSs激发态的布居
        §4.3.1 单模中两TLSs激发态的布居
        §4.3.2 双模中两TLSs激发态的布居
    §4.4 两TLSs间的纠缠动力学
        §4.4.1 单模中两TLSs纠缠态的演化
        §4.4.2 双模中两TLSs纠缠态的演化
    §4.5 可能的实验实现
    §4.6 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间完成的论文



本文编号：3766795