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在1935年,爱因斯坦等人提出EPR佯谬时,物理学家已经注意到量子态的纠缠特性。随着量子信息论的发展和量子计算机的提出,量子纠缠己作为一种重要的资源应用于量子计算、量子信息和量子通信中。利用纠缠可以实现超密集编码、量子隐形传态和量子远程计算等经典方法难以实现的技术,具有天然保密、超高速度、超大容量的特点。是实现量子信息技术的基本资源。对量子纠缠的深入研究无论是对于量子信息的基本理论还是对未来潜在的实际应用都将产生深远的影响。在量子信息处理,特别是量子计算的物理实现中,由于固体系统具有可扩展性和易集成性,是最有希望进行大规模量子计算的物理系统。大量的文献表明,固体中的自旋链是实现量子计算和量子通讯的物理系统之一。在众多的实现方案中,往往需要量子纠缠这种物理资源及其控制纠缠的方法等。另外,对自旋链这类多体系统纠缠的研究有助于解释和发现新的物理现象。
纠缠和非经典效应都是经典理论所不能解释的非经典现象,已证明纠缠的大小与非经典性质的强弱存在一一对应的关系。另外,利用分束器产生量子纠缠的必要条件是输入态具有非经典性质。本文研究了外磁场下XY模型中的两量子位的热纠缠以及非简并k光子J.C模型中光场的量子统计特性,主要内容包括下面两部分:
1.在海森堡XY模型中,为了统一研究均匀磁场和非均匀磁场对系统热纠缠的影响,我们在两个量子位分别施加独立可控的外磁场(B+b)和(B-b)。发现在均匀磁场和低温条件下的纠缠度有一个稳定的平台区并发生纠缠突变。控制磁场不均匀度6和选择合适的物质材料可以获得最有利的纠缠,并大大提高系统退纠缠的临界温度Tc。调节磁场B的大小,可以在更宽的温度范围内实现此体系的纠缠开关。
2.考虑双模纠缠相干光场,将其中一束光注入一个存在二能级原子的腔中并与它们发生非共振k光子相互作用过程,系统在腔QED演化过程中,我们对原子作选择性的测量,通过操纵相互作用时间以及改变失谐量,可以控制未参加相互作用光场的量子统计性质。即在一定范围内可调控光场的反聚束和压缩效应,并可改变其非经典效应的强弱。这样,我们利用相干光场之间的纠缠关联,并通过非共振多光子腔QED技术,有效的实现了对非经典性质的控制。