量子纠缠态经级联环境中演化的量子非局域关联检验研究具有重要的现实意义。基于Hardy-type佯谬检验方案, 本文分别以两比特量子纯态和混合态为研究对象, 研究了其在级联环境中演化后的量子非局域关联检验情况。分析了纠缠态和腔的耦合强度、腔和库的耦合强度比值κ/γ以及马尔科夫环境和非马尔科夫环境对量子非局域关联检验的影响情况。结果表明, 在马尔科夫环境中, 且κ/γ越小, 成功进行量子非局域关联检验的演化时间越长。进一步给出了量子混合态能够成功进行量子非局域关联检验的混合度参数m的范围, 并给出了量子混合态经级联环境演化后, 可成功进行量子非局域关联检验的演化时间范围。

大气中的沙尘气溶胶颗粒物会通过与太阳辐射相互作用、参与云的形成过程等, 对气候系统产生强烈影响。对流层中的沙尘气溶胶通常是含有各种粒子成分的不均匀混合物, 只有通过详细了解单个沙尘粒子的理化特性才能充分认识其对气候的影响效应。基于此, 对过去 20 年基于光学方法对大气沙尘气溶胶观测分析的研究进行了全面的综述。回顾了利用电子显微镜、激光雷达以及单颗粒质谱等光学技术的研究成果, 简要介绍了基于扫描电镜和能谱、偏光特性、非对称因子等的观测分析技术, 并讨论其优缺点; 总结了沙尘气溶胶形貌、混合态特征研究, 讨论其参与大气物理化学过程的主要方式; 讨论了污染沙尘的光学性质、吸湿特性及成核能力, 这些特性都对气候变化和预测有重要影响。大气中的沙尘气溶胶是复杂多样的, 如何将精确的单粒子分析技术和快速响应的在线检测技术结合将是未来大气探测的研究重点, 这些研究成果也将进一步扩展到气溶胶的环境和气候影响研究, 以及人类健康风险评估中。

由于轨道角动量纠缠态从理论上可构成一个无限维的量子纠缠态, 因此基于其进行的量子非局域关联检验研究, 对验证量子力学理论的正确性具有重要的意义。然而, 在实验制备量子态过程中, 受环境噪声等的影响, 制备的轨道角动量纠缠态通常为混合态。本文就从阐述基于Hardy定理的、可适用于轨道角动量混合态的量子非局域关联检验逻辑出发, 从理论上分别进行了一阶和二阶阶梯数的类Werner轨道角动量混合态的量子非局域关联检验研究。理论分析表明, 在一阶和二阶的情况下, 当混合程度分别满足Tr(ρ2)>0.786和Tr(ρ2)>0.651时, 轨道角动量混合态可成功地进行量子非局域关联的检验研究。另外, 本文的研究结果也表明, 使用二阶梯子的Hardy定理, 成功进行量子非局域关联的检验范围较一阶梯子将有显著的增加。

量子光学中的相干态是一个纯态表象,用有序算符内的积分方法可以方便地引入一个混合态表象,其Radon变换是坐标——动量中介表象。进一步为了改善其不正定性,我们引入参数,使之纯态化。新的正定的纯态是一个平移压缩态,其特点是平移参数与压缩参数相关。

基于扩散限制凝聚模型仿真生成了黑碳团簇粒子和具备核-壳结构（核为黑碳团簇，壳为包覆水层）的混合态粒子，并模拟了黑碳团簇粒子的老化过程，利用团簇T矩阵方法计算并研究了粒子形态结构和包覆水层对两种粒子在550 nm波长处的光学特性。分析表明，新生黑碳团簇粒子的光学特性参数与等体积球形黑碳粒子之间的差异最大，当分形维数Df为1.8时，散射截面和单次散射反照率的相对偏差分别达到61.58%和49.44%，随着黑碳团簇粒子的老化，差异逐渐减小。对于混合态粒子，忽略黑碳核的团簇结构会导致前向散射强度、散射截面、消光截面、单次散射反照率、不对称因子和F34/F11被低估，导致后向散射强度、吸收截面、-F12/F11、F33/F11、F44/F11被高估；包覆水层厚度的增加会加剧混合态粒子散射矩阵中元素随散射角的振荡程度，且忽略黑碳核或球形黑碳核假设所引起的光学特性参数相对偏差呈逐渐减小的趋势。该工作有助于进一步减小黑碳气溶胶辐射强迫估算误差。

利用全量子理论,对NCS场态与多光子跃迁二能级原子相互作用系统的量子纠缠特性进行了探究。分析了数态光子数、热平均光子数、跃迁光子数、原子初态等参量对系统量子纠缠特性的影响。结果表明:跃迁光子数越大,系统纠缠现象出现的时域越大,但是跃迁光子数的增大会破坏系统的平均纠缠度;原子初态参量对系统的纠缠度有明显的影响,原子趋于基态和激发态的系统纠缠程度是不同的,但对平均纠缠度的影响几乎相同;数态光子数越大或热平均光子数越小,系统纠缠现象出现的时域越小。

利用负熵方法,研究了混合态下运动二能级原子与二项式光场相互作用多光子跃迁过 程系统中的量子纠缠特性,讨论了原子初态、场模结构参数、光场最大光子数、二项式系数、 跃迁光子数、失谐量等物理参量对系统纠缠度的影响。结果表明:考虑原子运动时,系统出现了 规则的周期振荡,并且有退纠缠现象产生。随着场模结构参数的增大,振荡周期缩短,振幅减小。 系统的纠缠值与原子初始混合程度有关,原子初态趋于纯态时系统纠缠度较高。随着二项式光场 最大光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小,系统规则振荡的周期不发生改变。二项式光场 趋于中间态时纠缠值较小。随着跃迁光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变大,振荡周期缩短, 并且振荡变得越来越快。考虑失谐时,系统出现了不规则的纠缠,系统纠缠度的最大值随着失谐量的增大而减小。

利用全量子理论，研究了多光子Jaynes-Cummings模型中混合态原子与Glauber-Lachs态相互作用系统的量子纠缠特性，讨论了相干平均光子数、热平均光子数、原子初态和跃迁光子数对系统纠缠特性的影响。结果表明，系统的纠缠度是相干平均光子数、热平均光子数的非单调函数；随着跃迁光子数的增加，系统的纠缠度的振荡频率明显增加，系统的平均纠缠度有减小趋势；原子初态对系统的纠缠度有明显影响，原子初态虽然趋于基态和趋于激发态的程度相同，但对系统的平均纠缠度的影响是不同的；原子初态的混合程度越大，跃迁光子数对系统的平均纠缠度的破坏作用越明显。

从相位分布和Wigner函数两个方面研究了任意两个相干态|β〉 and |mβeiδ〉的叠加态的量子统计性质.结果表明这种叠加态的非经典特性与β2,振幅系数m,相干态间的位相差δ以及叠加系数间的位相差都有关.当参量选择合适,这种叠加态存在着量子效应.计算了两个相干态等几率混合系综的相位分布和Wigner函数,经过与前者比较,结果表明由于相干项的存在,使得叠加态具有很好的量子力学行为.

为了在实际中更好的利用隐形传态方案去传送信息,给出了以混合纠缠态为资源来传送未知混合态的概率隐形传态方案,分析了以混合纠缠态为资源的隐形传送-未知量子态成功概率的上界.研究发现,作为信道资源的混合纠缠态的最小特征值决定了隐形传态的成功概率上界,此结果可视作纯态的隐形转移方案到混合态情形的推广.