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量子信息科学是量子力学和信息科学相结合的产物,在量子信息学中,信息的存储、传输、提取都是离不开量子态。而量子纠缠态无疑是各种各样的量子态中最为重要的一类了,它不仅对了解量子力学的基本概念有着重要的意义,而且它更是一种非常有用的信息“资源”。它在量子隐行传态、量子密集编码、量子密钥分配以及在量子计算的加速、量子纠错、防错等方面都起着关键作用。本文把标准的Tavis-Cummings(T-C)模型扩展到多个原子或考虑原子运动和双光子跃迁的状况,分别对多个二能级原子与光场的纠缠特性进行了研究,对原子间偶极相互作用对双光子T-C模型中纠缠度的影响做了研究,并且对运动耦合型全同二能级原子经过单模光场后三体纠缠的演化做了研究,在计算多体纠缠度时,根据Horodecki等人提出的定义纠缠度的三个假定前提,自定义了n体纠缠态中的一部分纠缠度的计算公式,从而对所得到的3(4,n)体W纠缠态进行了纠缠度的计算。本论文主要包括以下七个章节:
第一章主要介绍了量子纠缠的概念、发展史及其在量子信息中的应用价值,并阐述了本文的选题背景、意义和主要工作。
第二章介绍了一些相关的基础知识,纠缠理论,并介绍了将场与原子间相互作用的理论模型一标准Tavis-Cummings(T-C)推广到考虑原子运动和原子间偶极相互作用的状况。
第三章在考虑了原子间偶极相互作用的情况下,研究了双光子T-C模型中的纠缠演化。并且对所得到的w纠缠态利用Coffman等人提出的分布纠缠的概念及算法对得到的纠缠态做了研究。
第四章计算了异模双光子与原子相互作后的纠缠演化,并对结果做了比较详细的分析
第五章在同时考虑原子的运动和原子间的偶极一偶极相互作用的情况下,根据初始状态的不同分情况讨论了两个全同二能级原子与单模光场相互作用后各纠缠度的演化。
第六章研究了多个全同二能级原子与单模光场相互作用后多体纠缠度的化,而后根据定义纠缠度时的三个前提自定义了用来计算多体纠缠态中的部分纠缠度的公式。最后对所得到的三体,四体,n体W纠缠态的纠缠度进行了计算和分析。
第七章,即最后一章是对前期工作的总结和对未来的展望。