基于腔QED的量子信
基于腔QED技术的量子信息的多方秘密共享(英文)
基于腔QED技术的量子信息的多方秘密共享(英文)
李松梅;姜雪洁;张寿
【期刊名称】《量子光学学报》
【年(卷),期】2007(13)2
【摘要】提出了一个基于腔QED技术的量子信息的多方秘密共享方案。
该方案不受腔的衰减和热场的影响,并考虑了几种可能偷听下的安全性。
【总页数】6页(P118-123)
【关键词】原子纠缠态;量子秘密共享;腔QED技术
【作者】李松梅;姜雪洁;张寿
【作者单位】延边大学理学院物理系;青岛理工大学理学院
【正文语种】中文
【中图分类】O431
【相关文献】
1.基于密集编码的多方与多方量子秘密共享 [J], 杜宇韬;鲍皖苏;管文强;周淳;付向群
2.基于压缩态的多方与多方量子秘密共享 [J], 张盛;张守林;王剑;唐朝京
3.基于d级单粒子的可认证多方量子秘密共享协议 [J], 刘晓芬; 陈晓峰; 连桂仁; 林崧
4.基于单光子的多方半量子秘密共享方案 [J], 李雪杨;昌燕;张仕斌;代金鞘;郑涛
5.基于腔QED的无信息泄露量子对话(英文) [J], 叶天语
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基于腔QED的超导量子比特的非传统几何相位门
进而使量子计算得以顺利进行。另外与以往的原子
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考虑将两个超导量子干涉仪植入在一个高品
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它是用一段超导体将约瑟夫森隧 量子纠错编码方式 ， 即使在存在消相干的时候仍然 超导量子干涉仪 ，
收 稿 日期 ：０ ８ ２ ２ ２ ｏ 一Ｏ — ６
基 于量 子力学 系统 的量 子计 算研 究 近几年 已经
形成 热潮 ， 研究 越来 越表 明量子计 算在 处理 某些 问
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２０ 年 ６ 第 ２ 卷 第 ３ ０８ 月 ２ 期
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基于腔 Ｑ Ｄ的超导量子比特的非传统几何相位门 Ｅ
依赖于 量子系统 的 比例 常数并 且 １≠０ １那么 总 １ ， ， 一
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在腔QED中实现多量子比特信息的处理的开题报告
在腔QED中实现多量子比特信息的处理的开题报告一、研究背景随着量子计算和量子通信技术的发展，科学家们逐渐认识到，传统计算机和通信技术所面临的瓶颈已经不能满足人类对高效计算和安全通信的需求，而量子计算和量子通信技术由于其本质上的量子并行性和量子纠缠性，有望在短时间内解决传统技术所难以解决的问题。
在量子计算和量子通信中，处理多量子比特信息是至关重要的一环。
目前，腔QED技术能够实现多量子比特系统的精确控制和测量，且系统的耦合强度和寿命长，因此已成为处理多量子比特信息的有力手段。
二、研究内容本研究将采用腔QED技术，以实验为基础，研究实现多量子比特信息的处理技术。
具体内容如下：1. 设计和制作多量子比特系统设计和制作多量子比特系统，包括多个量子比特和量子腔。
量子比特的种类和数量取决于实验要求，可以是超导量子比特、离子量子比特等。
制作工艺采用微纳加工技术，在硅片上制作超导电路和腔体结构。
2. 实现多量子比特之间的耦合利用超导谐振腔来实现多量子比特之间的耦合，可以采用电磁场耦合或量子隧穿耦合等方式。
实现量子比特之间的耦合是实现多量子比特信息处理的关键步骤。
3. 设计和实现多量子比特信息处理算法根据实验条件和系统特点，设计和实现多量子比特信息处理算法。
可以采用Grover算法、Shor算法等经典量子算法，也可以采用新颖的量子算法，如量子模拟等。
4. 实现多量子比特系统的测量和控制利用量子非破坏测量技术，实现多量子比特系统的测量和控制。
通过精确的测量和控制，可以确保实验结果的准确性和稳定性。
三、研究意义本研究旨在利用腔QED技术实现多量子比特信息的处理，具有以下意义：1. 推动量子计算和量子通信技术的发展研究实现多量子比特信息处理技术，对于推动量子计算和量子通信技术的发展具有重大意义。
实现多量子比特信息处理，可以打破当前量子计算和量子通信技术所面临的瓶颈，为科学和工程领域提供更多的可能性和机遇。
2. 拓展腔QED技术的应用领域本研究将拓展腔QED技术在信息处理领域的应用，增强该技术的科学研究和工程开发价值。
利用腔QED制备量子纠缠态的开题报告
利用腔QED制备量子纠缠态的开题报告开题报告题目：利用腔QED制备量子纠缠态背景介绍：量子纠缠是量子力学中独特的概念，描述一对或多对量子系统在某些方面彼此紧密地耦合，并且彼此之间的测量结果是高度关联的。
纠缠态已成为量子信息领域中的一个重要资源，可用于实现量子计算，量子通信和量子光谱学等应用。
腔量子电动力学（QED）是量子光学和量子磁学的交叉学科。
它涉及原子在高品质（Q）因子实空腔内的非线性光学响应，这种响应导致原子光学时钟和具有单光子幅度的单光子源。
腔QED可以用于制备和操纵光子和原子之间的量子态，该技术在量子信息和量子计算中具有广泛的应用。
研究目标：该研究将探索使用腔QED制备量子纠缠态的机制。
具体研究目标如下：1. 研究利用腔QED制备简单系统的量子纠缠态的优点和局限性。
2. 开发新的腔QED系统来制备更复杂的量子纠缠态。
3. 实现更高级的量子测量来检测制备的量子纠缠态。
计划方法：为了实现上述研究目标，我们将使用以下方法：1. 搭建内置原子的高Q因子目标腔系统，以制备能被控制的为原子和光子的量子态。
我们将使用量子力学的时间演化来描述该系统，以及计算该系统的哈密顿算符，并使用类似Green函数的方案来计算含有耦合原子和腔的系统的完整时间演化。
2. 制备系统的初态为简单的原子和光子的组合，并通过原子和腔的耦合，演化到量子纠缠态。
我们将使用密度矩阵的形式来表示演化过程，并利用密度矩阵几何来研究纠缠态。
3. 使用高分辨率的光谱测量来检测制备的量子纠缠态。
我们将使用高分辨率的光谱方法（例如拉曼光谱）来测量腔QED系统所产生的光子态和原子态的频率，以确定纠缠度和纠缠的质量。
预期成果和意义：通过通过腔QED制备量子纠缠态，我们将实现以下成果：1. 可以制备具有高纠缠度的量子纠缠态，这些纠缠态可用于量子计算，量子通信和量子测量等应用。
2. 这项研究将有助于加深我们对腔量子电动力学，量子光谱学和量子信息的理解，为相关领域的研究提供新的元素。
使用QED技术制备簇态和实现量子信息的传输
２０ ０ ８年 ９月
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使 用 ＱＥ Ｄ技 术 制备簇 态和 实现量 子信 息的传 输
唐 成 军 ， 细 明 方
（ 南师范大学 物信院 ， 南 长沙 ４０８） 湖 湖 １０ １
摘 要 ： 出 了一 种 在 腔 ＱＥ 中制 备 纠 缠 态 并进 行 量 子信 息 传 输 的 协 议 ， 协 议 指 出量 子 信 息 的 传 输 可 以在 制 提 Ｄ 该 备 纠 缠 态 之后 通 过 纠 缠 态 的分 配 来 实现 量 子信 息的 传 输 ． 可 以在 制 备 纠 缠 态 的过 程 中 实 现 量 子信 息在 原 子 间 的 也
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量子相位门的腔QED方案实现研究的开题报告
量子相位门的腔QED方案实现研究的开题报告题目：量子相位门的腔QED方案实现研究一、研究背景和意义随着量子计算技术的不断发展，量子相位门作为量子计算中的关键操作之一，越来越受到研究者的关注。
相比于量子比特的操作，量子相位门的实现对硬件基础要求更高，因此，研究量子相位门的实现方法并且选择最适合的实验方案，对于促进量子计算技术的发展具有重要的意义。
同时，腔QED（Cavity Quantum Electrodynamics）作为实现量子计算的一种有效手段，其利用了微观量子力学中微观粒子与电磁场相互作用的特性，通过精密操控和探测几个原子和一个微波腔之间的相互作用实现了高保真的量子控制和读取，成为实现量子计算的有力工具。
因此，将腔QED与量子相位门的实现结合起来，具有深远的研究价值和高应用潜力。
二、研究内容和方法本研究将探究基于腔QED的量子相位门实现方案，具体内容包括：1. 探究腔QED系统的基本原理和基础概念，理解腔QED系统中微观粒子与微波腔中的光场之间的相互作用。
2. 研究量子相位门的实现原理，探究基于微波的量子相位门的实现方法。
3. 结合量子相位门的实现原理和腔QED系统的特点，提出结合两者的实现方案并进行系统设计和分析。
4. 开展实验，通过改进实验方案和技术手段，实现腔QED系统中基于微波的量子相位门。
三、预期成果1. 具备腔QED系统和量子相位门实现的理论基础，深入理解微观粒子与光场之间的相互作用。
2. 探究基于腔QED系统的量子相位门实现方案，设计出结合两者的实现方案并进行系统分析。
3. 成功实现基于微波的量子相位门，并改进了实验方案和技术手段，提高了实现效果。
4. 探究结合腔QED系统和量子相位门实现的新型量子计算技术和相关应用领域。
四、研究难点和创新点1. 腔QED系统中微观粒子和光场间的耦合强度较小，因此需要改进实验方案和技术手段，提高相互作用的强度和精度。
2. 需要对量子相位门的实现原理进行深入研究，结合腔QED系统的特点，开发适合的实现方案。
量子信息中的腔QED方案简介
量子信息中的腔QED方案简介曹卓良;李英群;汪贤才;杨名【期刊名称】《量子电子学报》【年(卷),期】2004(21)2【摘要】在量子信息领域,腔量子电动力学(Cavity—QED)方案被认为是最有效的量子信息方案之一。
随着技术的发展,越来越多的量子信息处理过程可通过腔-QED 方案在实验上实现,例如,纠缠态的制备和量子逻辑门的实现。
这里,我们将腔-QED 的发展作一综述。
腔-QED方案的核心就是腔场和原子的相互作用。
根据原子的跃频率和场模频率的关系,我们可以将上述相互作用分为两大类:共振相互作用(原子的跃迁频率等于场模频率)和失谐相互作用(原子的跃迁频率与场模频率的失谐量很大)。
从这两不同的方案出发,我们都可以实现:纠缠态的制备、未知量子态的隐形传输和量子逻辑门的构建。
但是在共振相互作用中,量子信息处理过程对腔的Q值要求很高,这就使得实验实现很困难。
而大失谐相互作用对腔的Q值要求大大降低,使得实验实现成为可能。
通过比较,我们认为,大失谐方案为量子信息处理开辟了广阔的前景,使量子网络和量子计算机在不久的将来成为可能。
【总页数】13页(P244-256)【关键词】腔量子电动力学;量子光学;纠缠态;量子隐形传态;逻辑门;量子网络【作者】曹卓良;李英群;汪贤才;杨名【作者单位】安徽大学物理系,安徽合肥230039;池州师范专科学校物理系,安徽池州247000【正文语种】中文【中图分类】O431.2【相关文献】1.外场驱动下腔QED中实现量子纠缠交换的方案 [J], 单传家;夏云杰2.一个传送量子信息的腔QED方案 [J], 吴韬;何娟;倪致祥3.大失谐腔QED中任意初态双原子系统的量子信息保真度 [J], 周并举;易有根;周清平;刘小娟4.“量子信息中的腔QED方案研究”项目通过专家鉴定 [J], 陈莉5.腔QED中实现控制量子逻辑门的简易方案（英文） [J], 刘文鹏;宋学科;叶柳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
三腔QED系统中的量子关联与量子纠缠的研究的开题报告
三腔QED系统中的量子关联与量子纠缠的研究的开
题报告
题目：三腔QED系统中的量子关联与量子纠缠的研究
导师：XXX
研究背景和意义：
量子关联和量子纠缠是量子力学中的两个基本概念，在量子计算、量子通信等领域有着重要应用。
近年来，由于实验技术的飞速发展，量子光学与量子信息学获得了较大的进展。
特别是三腔QED系统具有高纠缠和高精度控制的特点，可以用来探究量子信息或量子光学的新现象及性质，因此受到了广泛关注。
具体来讲，三腔QED系统是用三个并联共振腔相互耦合构成的体系，在该体系内部通过弱耦合的单量子态和双量子态实现有效的光子传输，使得在该体系内部光子之间的相互作用具有新的性质。
因此，研究三腔QED系统中的量子关联与量子纠缠对于深入认识该系统的量子性质具有重要意义。
研究内容：
1.三腔QED系统中的量子关联
利用本体系内部的光子多态结合 Koashi-Winter 关联测量方案探究本体系光子之间的关联性质，特别是两边腔子模之间的光子关联，分析其量子特性及其相关的应用。
2.三腔QED系统中的量子纠缠
利用本体系内部光子的相干性，通过调制系统的耦合效应以及产生虚布偶合等手段构建量子纠缠，分析其量子特性及其相关的应用。
预期成果：
1. 详细描述三腔QED系统光子之间的关联，给出相应的量子关联理论和实验方案。
2. 对于本体系内部的光子纠缠问题，给出相应的实验方案，并探究其可扩展性、保真度及其在量子通信等领域的应用。
3. 提出本体系下量子光学的新现象，并对其性质进行深入分析，为探究类似系统的相关问题提供理论或实验方法。
腔QED和电路QED中的纠缠态和量子逻辑门
腔QED和电路QED中的纠缠态和量子逻辑门作为物理学近三十年最为激动人心的学科之一,量子信息处理取得了令人惊讶的成绩。
对单个原子、光子、电子的独立操作日趋成熟,对量子信息处理基本原理的验证性操作也已得到实现。
量子信息处理极大的改变了信息处理的概念,给人们展现了一种将深刻改变生产和生活的技术前景,正在吸引着众多研究人员的热情。
量子信息处理重要的两个基本元素是纠缠态和量子逻辑门,本论文主要研究了这两种基本元素在腔QED和电路QED系统中的物理实现,希望为这方面的研究提供理论上的支持。
在超导比特与微波腔共振耦合的系统中,我们提出了一种实现超导比特三比特GHZ态和两比特相位门的方案。
由于基于共振相互作用,方案所需时间较短。
方案基于一种一个光子同时翻转两个比特的哈密顿,没有涉及任何的辅助粒子或辅助能级。
并且在幺正演化下,方案可以1的保真度决定性的实现。
这些研究为在微波腔中操纵超导比特实现纠缠态和逻辑门提供了一种新的方式。
考虑腔模的泄露时,我们给出了方案成功概率和保真度的解析表达式,计算表明方案能以较高的成功概率和保真度实现。
在超导比特与超导传输线耦合形成的电路QED系统中,我们提出了实现多比特GHZ态和W类态的方案。
在干涉计型磁通比特与传输线大失谐的相互作用下,我们可以得到一种只有原子自由度的有效哈密顿。
这个哈密顿不改变系统比特的激发数,我们通过在不同激发数态矢间引入不同的相移可以实现GHZ态的构造。
而通过改变同一激发数空间不同态矢之间的布居数可以实现W类态的构造。
选择不同的演化时间,可以得到不同参数的W类态。
我们分析了大失谐近似、退相干因素对方案保真度的影响,数值结果显示在现有的实验参数下,方案具有较高的保真度。
并且这种方案的操作时间不随比特数增加而增长,结合电路QED的成熟集成电路工艺,可以实现良好的扩展性。
在一种新型的非旋转波近似的电路QED系统中,我们提出了一种实现单比特控制多比特的多比特相位门的方案。
空腔qed中的超辐射与量子相变
空腔qed中的超辐射与量子相变
空腔量子电动力学（cavity quantum electrodynamics，cavity QED）是研究光与物质相互作用的重要领域之一。
在空腔QED中，一个微小的空腔中存在一个原子或分子，通过与光场的相互作用，可以实现量子态的操控和传输。
超辐射是空腔QED中的一个重要现象，指的是光场中存在大量光子的过程。
当原子或分子与光场相互作用时，会发生能级的跃迁，这会导致光场中的能量发生变化。
在某些情况下，原子或分子从高能级跃迁到低能级时，会释放出额外的能量，形成超辐射。
这些额外的能量以光子的形式传播出来，导致光场中的光子数目增多。
量子相变是指物质在低温下由于量子力学效应而出现的相变现象。
在空腔QED中，当原子或分子与光场相互作用时，它们之间的能级结构会发生变化。
当体系满足一定条件时，比如温度很低或光场很强，原子或分子的能级结构可能会出现变化，从而导致量子相变的发生。
超辐射与量子相变在空腔QED中密切相关。
超辐射现象的出现往往会影响原子或分子的能级结构，从而可能导致量子相变的发生。
相反，量子相变的发生也可能会影响到超辐射现象的产生。
因此，研究超辐射与量子相变的相互关系对于理解空腔QED中的光与物质相互作用过程具有重要意义。
基于腔qed的量子纠缠态的制备
4.谈睿金融危机背景下我国玩具业国际竞争力研究[学位论文]2010
5.孙远胜中韩油气产业国际合作研究[学位论文]2010
6.盛洁知识密集型服务业区位选择研究——以毕马威为例[学位论文]2010引用本文格式:谢琳基于腔QED的量子纠缠态的制备[学位论文]硕士 2010
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基于腔QED的量子纠缠态的制备
作者:谢琳
学位授予单位:中国海洋大学
1.韩正英基于数字全息术的水下气泡场探测研究[学位论文]2010
2.叶晓我国海洋产业结构演化过程中的贸易政策研究[学位论文]2010
基于腔QED中实现多种量子克隆
基于腔QED中实现多种量子克隆薛丽;任一鸣;姜年权【摘要】Based on cavity QED,we first propose the unified scheme to implement the 1→2 optimal universal quantum cloning machine for arbitrary input state,the asymmetric 1→2 phase-covariant cloning and the 1→3 optimal asymmetric economical phase-covariant quantum cloning machine for the equatorial input state.During the cloning process,due to the interaction of atoms with a highly detuned cavity mode,the scheme is insensitive to the cavity decay and thermal field.%在腔QED中,基于原子与腔场的相互作用,提出了一个通过控制原子与场相互作用的时间实现多种量子克隆的方案.例如,对于任意的输入量子态,可以实现普适的最优量子克隆;对于赤道输入量子态,通过参数调控,可以实现非对称性的1→2相位协变克隆和最优的非对称性的经济型的1→3相位协变克隆.在整个克隆过程中,由于原子与大失谐模式的腔场相互作用,所以该方案不受腔损和热场的影响.【期刊名称】《四川大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(054)001【总页数】4页(P115-118)【关键词】量子信息;普适量子克隆;相位量子克隆;腔QED【作者】薛丽;任一鸣;姜年权【作者单位】湖北科技学院电子与信息工程学院,咸宁437100;湖北科技学院电子与信息工程学院,咸宁437100;温州大学物理与电子信息工程学院,温州325035【正文语种】中文【中图分类】O4311982年, Wootters和Zurek证明了量子不可克隆性, 即要对任意一个未知的量子态进行精确的克隆[1]是不可能实现的. 量子不可克隆性使得量子密码具有比经典密码更安全的保密性[2]. 由此, 量子克隆激发了众多科学家们的研究兴趣. 由于精确克隆不可能实现, 人们就关注于非完全的量子克隆. 1996年, Buzek和Hillery提出了近似克隆机[3]; 1998年, 段路明和郭光灿这两位中国科技大学的教授提出了概率克隆方案[4]. 随着对量子克隆的深入研究, 关于量子克隆实现的具体方案已经在腔QED和量子光学中被提出来[5,6], 而且在量子光学和核磁共振两个体系中, 实验上也已经得到了实现.为描述二维空间中的一个未知的纯态, 通常可以由振幅α,β(α,β∈R并且满足α2+β2=1)和相位φ(φ∈[0,2π))来描述. 若该量子态作为输入态, 根据其所携带的量子态信息, 一般可以将近似克隆机分为三大类: 一类是输入的量子态的信息完全未知的, 即振幅α,β和相位φ完全未知的量子克隆称为普适量子克隆(UQCM)[7]; 第二类是已知振幅α,β,相位φ未知的量子克隆称为相位克隆(PCC)[8]; 第三类是已知相位φ, 振幅α,β未知的量子克隆称为实量子态克隆[9]. 若根据克隆后每个克隆态的保真度是否相等, 又可以分为: 对称性克隆和非对称性克隆.本文主要研究如下所示的一个幺正变换:,,其中,a,b,c是任意的复数, 三者满足归一化条件2=1, 等式左边的第一个比特表示待克隆态的基矢, 其它两个是初态为的空白态.假设待克隆的量子态为) (φ∈[0,2π)),很明显上式描写的就是最优的非对称性的经济型的1→3相位协变克隆(AEPC)[10-12]. 三份克隆态的最大保真度为c.若, 非对称性的经济型的1→3相位协变克隆将会变为对称性的克隆, 且每份克隆态的保真度为.若等式(1)将变成.即可以实现任意单比特量子态的最优的1→2普适克隆(UQCM).若,b=p,c=q(p,q≥0,p2+q2=1)，即可以实现非对称性的1→2相位协变克隆.如果, 最优的非对称性的1→2相位协变克隆将会变成对称性的克隆.基于以上分析可以看出, 等式(1)所示的是一个神奇的、特殊的、有用的幺正变换, 接下来将探讨如何在腔QED系统中具体地实现该幺正变换.考虑三能级原子系统, 将原子的基态记为, 两激发态分别记作和, 其中能级和与腔场之间可以发生相互作用, 而能级和之间的跃迁频率远失谐于腔场的频率, 所以当原子和腔场相互作用时, 能级的量子态将不会发生变化. 除此之外, 能级和与经典场1之间可以发生相互作用, 能级和与经典场2之间可以发生共振相互作用. 在相互作用的绘景中, 若腔场与原子间没有能量交换, 系统的哈密顿量为[12],其中,,g表示腔场和原子间的耦合强度,δ是原子两能级间的跃迁频率与单模腔场的频率之差;a和a+是腔场的消灭和产生算符;分别是原子的下降和上升算符. 若腔场为真空态, 则有效哈密顿量为,(i≠j),若一个原子被一经典场1驱动, 在能级和间共振跃迁, 那么系统的哈密顿量为[13] ,这里,Ω01是能级和之间的拉比震荡频率. 能级和在该哈密顿作用下, 将发生如下演化,其中θ=Ω01t. 同理, 如果经典场2让能级和发生共振跃迁, 此时系统的哈密顿量可以改成,Ω12是能级和之间的拉比震荡频率.为了实现等式(1)中的幺正变换, 本方案中认为能级和用来储存量子信息, 能级是一个辅助能级. 现假设原子1携带输入信息, 其初态为1,其中α,β是振幅参数(α,β∈R 并且α2+β2=1), φ是相位因子(φ∈[0,2π)). 另外两个原子初态为3. 因此, 整个原子系统的初态可以写为3.等式(1)中的幺正变换的实现方案如图1所示. 图中C1, C2, C3和C4是四个真空腔, F1和F2表示两个经典场. 经典场F1可以让原子可以演化成. 而经典场F2能实现能级和之间的共振跃迁,. 算子表示的是对j原子沿z轴旋转θj角.方案具体实现步骤如下:第一步: 让原子2依次穿过两个经典场F1和F2. 通过选择合适的振幅和频率, 经典场F1可以让原子2可以演化成2. 接着让原子2和原子1同时进入真空腔C1. 此时, 原子与真空腔场相互作用的哈密度量如等式(5)所示, 量子态的演化规律如下: .当相互作用的时间为, 量子态2和2没有发生改变, 但是量子态2演化后多了一个相位因子e-iπ. 原子与腔场相互作用后, 让原子2依次通过经典场F2和F1. 这时系统的量子态变为.第二步: 让原子1和经典场相互作用. 系统的量子态将演变成.第三步: 让原子3经历类似于第一步中原子1经历的过程. 作用后, 三个原子的量子态为:,第四步: 让原子1和经典场作用后, 量子态将发生如下转变:. 此时, 系统量子态为: ,需要说明的是这里忽略了一个整体相位因子.第五步: 原子1和2同时进入腔C3. 经过时间t2相互作用后, 系统的量子态为,比较等式(14)和等式(1)发现, 两者的量子态形式相同, 除了相位因子稍有不同. 于是对原子1, 2和3沿z轴进行旋转操作, 它们的旋转角度分别为θ1,θ2和θ3. 对应的旋转算符可表示为].比较等式(14)和等式(1)发现, 为了消除相位因子的差异, θ1,θ2和θ3需要满足以下条件θ1+θ2-θ3=-λt2-θ1+θ2+θ3,θ1+θ2-θ3=-2λt2-π-θ1-θ2+θ3,θ1+θ2-θ3=-λt2-π+θ1-θ2-θ3,.基于矩阵理论分析发现方程组(16)无解. 因此, 需要做进一步处理.第6步: 让经典场F2作用在原子3上. 接着让原子1和3同时进入真空腔C4. 原子和腔场相互作用后, 继而让经典场F2再次作用在原子3上. 最后我们得到整个原子系统的量子态为,计算发现, 若取系统的整体相位因子为θ1+θ2-θ3, 若将其忽略, 原子系统量子态将变为,令a=cosθ,b=sinθsinλt2,c=sinθcosλt2, 等式(18)将改写成.至此, 已经实现了等式(1)所示的幺正变换. 这也就意味着通过控制原子与腔场相互作用的时间, 它可以实现任意的输入量子态的普适的最优量子克隆, 赤道输入量子态的非对称性的1→2相位协变克隆和最优的非对称性的经济型的1→3相位协变克隆.在整个过程中, 它忽略了原子的自发辐射的影响. 基于目前的腔QED技术, 对于主量子数为49, 50, 51的里德伯原子, 它们的辐射时间大约是Tr=3×10-2s. 假设每个里德伯原子与腔场的耦合强度都为g0=2π×24kHz[14], 那么克隆所需要的时间大约是+t2.可以通过对参数δ和时间t2的合适的选择, 让总时间t远远小于原子的辐射时间Tr=30ms[15].最重要的是, 这个克隆过程是在大失谐相互作用的模型进行的, 所以腔损和热场对方案是没有影响的, 进一步保证了实验的可行性.在腔QED中, 让原子依次与腔场和经典场的相互作用, 通过控制原子与腔场的作用时间, 实现了等式(1)所示的通用的幺正变换. 这意味着一个多用途的量子克隆机的实现. 也就是说它分别实现任意的输入量子态的普适的最优量子克隆, 赤道输入量子态的非对称性的1→2相位协变克隆和最优的非对称性的经济型的1→3相位协变克隆. 由于克隆所需要的时间远小于原子辐射时间, 所以它在实验上是一个可行的量子克隆方案. 鉴于当前量子信息学的发展和实验技术的进步, 量子通信也逐步地应用于实际生活中, 因此, 本方案在未来的量子通信中应具有一定的应用价值.【相关文献】[1] Wootters W K, Zurek W H. A single quantum cannot be cloned [J]. Nature, 1982, 299: 802.[2] 杨光，聂敏，杨武军.SIP协议量子身份认证与密钥协商方案[J].四川大学学报：自然科学版，2016， 53： 87.[3] Duzek V, Hillery M. Quantum copying: Beyond the no-cloning theorem [J]. Phys Rev A, 1996, 54: 1844.[4] Duan L M, Guo G C. A Probabilistic cloning maehine for replicating two nonorthogonal state [J]. Phys Lett A, 1998, 243: 261.[5] Wu T, Fang B L, Ye L. Quantum cloning machines and their implementation in physical systems [J]. Chin Phys B, 2013, 22: 110311.[6] Fan H, Wang Y N, Jing L, Yue J D, Shi H D, Zhang Y L, Mu L Z. Quantum cloning machines and the applications [J]. Phys Rep, 2014, 544: 241.[7] Duzek V, Hillery M. Universal optimal cloning of arbitrary quantum states: from qubits to quantum registers [J]. Phys Rev Lett, 1998, 81: 5003.[8] Ariano G M D, Macchiavello C. Optimal phase-covariant cloning for qubits and qutrits [J]. Phys Rev A, 2003, 67: 042306.[9] Navez P, Cerf N J. Cloning a real d-dimensional quantum state on the edge of the no-signaling condition [J]. Phys Rev A, 2003, 68: 032313.[10] 张蕾，强稳朝.基于腔QED制备W纠缠态 [J]. 原子与分子物理学报, 2015, 32: 115.[11] 罗岸，刘小娟，彭朝晖, 等.逻辑门操作腔内多光分子过程中原子最大相干性恢复 [J]. 原子与分子物理学报, 2016, 33: 21.[12] Zou X B, Li K, Guo G C. Linear optical scheme for implementing the universal and phase-covariant quantum cloning machines [J]. Phys Lett A, 2007, 366: 36.[13] Hagley E , Maitre X , Nogues G,etal. Generation of Einstein-Podolsky-Rosen pairs of atoms [J]. Phys Rev Lett, 1997, 79: 1[14] Huang X H, Lin G W, Ye M Y. Realization of a singlet state via adiabatic evolution of dark eigenstates[J]. Opt Commun, 2008, 281: 4545.[15] Rauschenbeutel A, Nogues G, Osnaghi Setal. Step-by-step engineered multiparticle entanglement[J]. Science, 2000, 288: 2024.。
腔qed中基于绝热捷径的量子信息处理
腔qed中基于绝热捷径的量子信息处理绝热捷径是一种量子控制技术，旨在通过调节哈密顿量的时间演化路径，将系统从初始状态快速、无闪烁地转移到目标状态。
在腔qed中，绝热捷径被广泛应用于量子信息处理，特别是量子门操作和量子纠缠生成。
量子门操作是量子计算中的基本操作，它需要对量子比特执行特定的操作，使其从一个状态转变为另一个状态。
绝热捷径提供了一种快速、高保真度的方法来实现这种操作。
例如，可以使用绝热捷径将一个量子比特从初始态$|0\rangle$转变为目标态
$\frac{1}{\sqrt{2}}(|0\rangle+i|1\rangle)$，从而实现Hadamard门操作。
量子纠缠是在量子信息处理中广泛使用的另一种操作，它可以将两个或多个量子比特彼此联系起来，形成一种特殊的纠缠态。
绝热捷径也可以用于产生这种纠缠态。
例如，可以使用绝热捷径将两个量子比特从初态$|00\rangle$转变为目标态
$\frac{1}{\sqrt{2}}(|00\rangle+|11\rangle)$，形成一个纠缠态。
总之，绝热捷径是一种非常有用的量子控制技术，可以在腔qed中用于快速、高保真度地实现量子门操作和量子纠缠生成。
这些应用有望在量子计算、量子通信和量子模拟等领域产生广泛的影响。
基于腔QED的量子网络即时通讯
基于腔QED的量子网络即时通讯
王光辉
【期刊名称】《湖北汽车工业学院学报》
【年(卷),期】2011(025)001
【摘要】提出了一种在实验上可行的利用腔QED实现的量子通信方案.这种方案的优点是原子与腔相互作用时在经典驱动和大失谐的条件下,不再受腔衰减和热场的影响,Bell基的测量转变为原子态的测量,从而使多人之间的量子即时通信较容易实现.
【总页数】6页(P60-64,77)
【作者】王光辉
【作者单位】湖北汽车工业学院科技学院,湖北十堰442002
【正文语种】中文
【中图分类】O413.2
【相关文献】
1.基于腔QED中实现多种量子克隆 [J], 薛丽;任一鸣;姜年权
2.量子网络中非局域Toffoli门的腔-QED实现方案 [J], 刘传龙;郑亦庄
3.基于腔QED实现相干腔场远程控制非门和纠缠交换 [J], 陈翔;杨榕灿;李洪才;郑世才
4.基于半导体共振腔的量子位与量子网络构建 [J], 干耀国;金荧荧;王璟璟;孙学军;陈达
5.基于腔QED制备三原子W纠缠态 [J], 张蕾;郝丹辉;强稳朝
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基于腔QED系统的几何量子失谐及其传送
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基于离子阱和腔QED的量子信息的开题报告
基于离子阱和腔QED的量子信息的开题报告一、选题背景和意义随着量子计算和量子通信等领域的发展，越来越多的研究者开始关注基于离子阱和腔QED的量子信息处理。
离子阱是一种将离子束束缚在其内部电场中的二维电势陷阱，可用于存储量子信息和执行量子门操作。
而腔QED是指光子与微弱的原子光谱线之间的相互作用，是一种非常重要的量子光学现象。
基于离子阱和腔QED的量子信息处理旨在利用离子阱和腔QED的性质，实现更加快速、高效和安全的量子计算和量子通信。
该领域包括量子门操作、量子纠缠、量子存储和量子通信等方面的研究，具有广泛的应用前景。
二、研究内容和方法本文主要从离子阱和腔QED两个方面阐述基于离子阱和腔QED的量子信息处理的研究内容和方法。
（一）离子阱：离子阱主要用于存储量子信息和执行量子门操作。
其基本原理是使用电场将离子束束缚在二维电势陷阱中，然后通过光子与离子之间的相互作用来实现量子门操作。
离子阱量子计算通常采用的是量子纠缠和量子叠层的技术。
在量子纠缠技术中，利用离子之间的相互作用和共振荷动模式，可实现高度纠缠的态。
而在量子叠层技术中，通过对离子进行指向相反的激励，可使离子的量子态形成一种叠层。
（二）腔QED：腔QED是指光子与微弱的原子光谱线之间的相互作用，是一种非常重要的量子光学现象。
它可以用于构建基于光子的量子计算和通信平台。
在腔QED量子计算中，利用腔QED系统的非线性性质，可以实现量子门操作和量子纠缠。
同时，腔QED系统的高精度和高可靠性特点，使其成为一种非常好的存储和传输量子信息的平台。
三、研究成果及展望基于离子阱和腔QED的量子信息处理已经取得了一系列的重要成果。
例如，离子阱量子计算已经被实现，并且腔QED系统也被广泛应用于量子通信和量子计算的研究中。
同时，基于离子阱和腔QED的量子信息处理也具有广阔的应用前景，包括量子加密、量子计算和量子通信等方面。
未来，基于离子阱和腔QED的量子信息处理还将继续深入研究。
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＊量子态制备
＊检验非经典关联 ＊实现量子逻辑门
＊验证量子力学的基本原理
＊制备单光子国加州理工大学 的H. J. Kimble(即CalTech)小组走在世界的最前沿，德国 马科斯普朗克研究所的G. Rempe(即MPQ)小组则是欧洲的 权威。 ＊实现强耦合 ,囚禁时间已经超过1s
i[a, H sys ] [a, c ][ c bin t ] [ c bin a t ][a, c] 2 2 时间翻转（time－reversed）的朗之万方程： i[a, H sys ] [a, c ][ c bout t ] [ c bout a t ][a, c] 2 2 输入场与输出场之间的关系：
⑴ 微波腔和光学腔
★ 微波腔
图1 典型的微波腔QED装置图
★ 光学腔
图2 典型的法布里——泊罗腔实验装置图
图3 微球腔（WGM）的实验装置图
图4 半导体光子晶体腔装置图
⑵ 腔QED系统的动力学方程
用 表示原子——腔系统的量子态，则 其随时间的演化行为由下列方程决定：
i H t
＊可以高精度地追踪单个原子的位置
＊基于绝热通道的受激拉曼散射 ＊单光子源
＊腔内原子数的确定
至于微球腔和光子晶体腔，目前世界上有不少小组在 从事这方面的研究。
图6 三种类型光学腔的各种参数值比较
2.量子朗之万方程
腔泄漏这种消相干作为一种量子噪声，可用量子朗之万方 程（quantum Langevin equation）描述 ：
1
g
2
i sin t g
1
e 2
选择 t / 4 ，就制备了两原子的最大纠缠态:
1 e 2
1
g 2 i g
1
e
2
在这个方案中，由于原子和腔大失谐，在系统演化过程 中腔只是被虚拟激发，原子和腔之间并没有信息转换，从而 大大延长了腔的有效泄漏时间，压缩了由腔泄漏所带来的消 相干影响，大大降低了对腔品质的要求。在当前的实验技术 条件下，这是非常重要的。因此，Zheng和Guo的这个方案在 2000年提出后，立刻引起人们的关注。2001年，法国的 Haroche小组利用里德堡原子和非共振的微波腔相互作用在 实验上实现了这个方案，证实了该方案对热光场和光子的泄 漏都不敏感，从而为在实验中操纵纠缠带来了新的曙光。在 理论研究方面，人们基于大失谐的思想又提出了几个重要的 方案，如制备 GHZ态、三维纠缠态、实现量子搜索算法、普 适量子克隆机和量子秘密共享等。根据科学网站(Web of Science)统计， Zheng和Guo的这个方案自发表以来，被引 用次数已达一百多次，居该领域被引用次数最多的前1％位置， 由此足见其影响之大。
bout t bin t c t
3.单边泄漏腔的输入与输出关系
假定腔是单边泄漏腔，则
i 0 i 0
2 b 0
b1
2
图7 单边泄漏腔输入场和输出场关系图
III. 降低腔泄漏影响的量子信息过程
⑶ 腔QED系统的消相干
消相干现象主要可以归结为两大类：由于原子自发辐 射导致的到腔模之外其它模式的耗散；腔场本身的泄漏。
图5 原子在光腔中的简略模型
⑷ 腔技术的现状
★ 微波腔
在世界上技术比较先进、比较有影响力的实验小组 主要有法国巴黎高等师范学院的S. Haroche(ENS)小组以 及德国马科斯普朗克研究所的H. Walther小组。他们在 实验上已取得了一系列的重大进展： ＊量子非破坏（QND）测量
II. 腔QED和量子朗之万方程
1. 腔量子电动力学（QED）简介
2. 量子朗之万方程
3. 单边泄漏腔的输入与输出关系
1.腔量子电动力学(QED)简介
所谓腔指的是一个光学的或者微波的共振系统，量子电动 力学（QED）意味着在腔中某一物质系统（通常是原子）与电 磁场（即光子）发生的相互作用。如果原子被包围在一个高品 质的腔中，则原子——光子系统和周围环境之间的消相干 （decoherence）作用就可以在很大程度上被抑制，这种抑制 效果允许原子——光子系统在动力学特征时间尺度内保持良好 的量子相干性。
基于腔QED的量子信息处理
基于腔QED的量子信息处理
• • • • • • 研究背景 腔QED和量子朗之万方程 降低腔泄漏影响的量子信息过程 基于腔泄漏的量子计算方案 基于腔泄漏的量子信息过程 总结
I. 研究背景
量子信息学是量子力学和信息科学相结合的产物，它在许多 方面有着经典信息学所无法比拟的优势，如信息安全、运算速度 和信息容量等。巨大的潜在应用前景极大地推动了量子信息的高 速发展。短短的十几年间，它不仅在理论上而且在实验研究上都 取得了重大突破，特别是当前量子密码通信系统已接近实用化。 量子信息学的许多优越特性源于其量子相干性。但是，各种量子 噪声，特别是量子系统和周围环境之间不可避免的相互作用将会 导致系统相干性的丧失。因此，在量子信息处理中，人们通常把 消相干作为一个负面过程，尽量消除或减少其所带来的影响，为 此往往需要消耗大量的资源。然而，最近的研究表明：通过设计 适当的动力学，不必耗费冗余资源就可以降低某些消相干效应对 系统演化的影响；更重要的是通过设计精巧的方案，人们可把消 相干作为正面效应，用它实现量子信息过程。在目前提出的众多 物理实现方案中，腔QED是最有前景的方案之一。
2. 普适量子计算的实现
一个两比特的控制非门和任意单比特的旋转门可以 构成一个普适的量子逻辑门组。单比特操作可利用原子 和经典场共振相互作用来实现。设经典场与跃迁 i j 共振，在相互作用表象中，系统的哈密顿为
1. 两原子纠缠态的制备 2. 普适量子计算的实现 3. 未知原子态的隐形传送 4. 量子密集编码的实现 5. 高维纠缠态的制备
1. 两原子纠缠态的制备
图8 相关的原子能级跃迁图
H [ e
j 1,2
j
e S1 S2 S1 S2 ]
e
1
g
2
e i t cos t e