任意一个N量子比特逻辑运算可以由一系列单量子比特门和受控非门实现[1].因此,这两种量子逻辑门的实现是研究量子计算自然的目标.虽然单量子比特门易于实现,但是由于光子间的相互作用比较弱,所以很难实现受控非门的操作.本文基于T.B.Pittman[2]与A.L. Migdall[3]等人的工作,提出了利用自发参量下转换(SPDC)过程采用多点延时探测触发的方法获得高效单光子源,提高实现受控非门效率的理论方案.

通过对海森堡模型中量子热纠缠的研究,进而研究以海森堡热纠缠混合态为信道的量子隐形传递,计算出纠缠度和保真度,分析外界环境(温度、磁场等)对热纠缠及隐形传递的影响.

提出使用纠缠交换的方法,采用N对二粒子非最大纠缠态作为量子通道来传输N粒子W纠缠态的方案.传输过程中,发送者对自己所拥有的粒子进行Bell基测量,并将测量结果通过经典通道通知接收者,接收者根据所获取的信息对她的粒子实行相应的幺正变换以恢复最初待传输的粒子态,从而,成功实现该隐形传输.文章还以三粒子的传输为例作了详细介绍.

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.

基于Braunstein和Kimble方案以双模压缩真空态作为量子信道实施对单模最小关联混态量子隐性传态的可行性进行了研究.我们发现,单模最小关联混态在一定参数范围内呈现出压缩效应这种非经典性质,利用双模压缩真空态作为量子通道可以高保真的传递没有压缩效应的单模最小关联混态,但对呈现压缩效应的单模最小关联混态进行量子隐性传送时得到输出态的保真度较低.而且发现通过调节输出端位移因子的方法不能实现对单模最小关联混态保真度的优化.

采用光学传输矩阵方法,研究了由正折射率材料和负折射率材料交替组成的一维光子晶体中带有缺陷层时的光学传输特性.计算了含有普通电介质插层和有吸收的介质插层两种情况下的透射谱.结果表明,在正入射时,对于普通电介质插层,随插层厚度的增大,缺陷模的个数增多;对于有吸收特性的介质插层,随插层厚度的增大和吸收特性的增强,缺陷模式并没有出现,而是表现为对透射峰的明显增益.

利用光学传输矩阵方法,模拟计算了由铁磁材料组成的一维光子晶体的光学传输特性.研究了能带结构随介质层厚度h(O ≤h≤0.5λ0 λ0=1.2×10-6m)变化的规律,并与相同周期结构的普通光子晶体的传输特性进行了比较.结果表明,当O.15λ0＜h＜0.165λ0时,铁磁光子晶体的带隙宽度略小于普通光子晶体的带隙宽度;在h取其他值时铁磁光子晶体的带隙宽度远远大于普通光子晶体的带隙宽度,并且在h=0.25λ0时存在最大值.这种结构的光子晶体通过掺杂有望在多通窄带滤波技术中得到广泛的应用.

利用半导体激光器(LD)端面抽运位于四镜环行腔中的Nd:YVO4晶体,保证激光器单频运转的腔内光学单向器由TGG和λ/2波片构成.腔内倍频晶体选用Ⅰ类临界相位匹配LBO晶体,我们获得了输出功率为360 mW,波长为671 nm的单频红光.

在开发探测器灵敏度极限实现单光子探测时,暗计数是影响探测效率的主要原因.本文分析了在红外波段采用InGaAs/InP雪崩光电二极管工作于雪崩击穿电压之上(盖革模式),进行单光子探测时暗计数的三个主要来源,指出隧穿效应对暗计数的贡献是很小的,并且针对热噪声和后脉冲分析了减小暗计数的有效方法.

利用量子厄米不变量理论,我们研究了交变电源作用下介观电感耦合电路的量子动力学,不仅得到了含时薛定谔方程的精确解,计算了电路中电荷与电流的量子涨落,同时也得到了介观电路的非绝热非循环几何相位的表达式.

通过正则变换和幺正变换的方法研究了有互感和电源存在的情况下的介观电容耦合电路的量子涨落.结果表明电荷和电流的量子涨落与电源无关;互感的有无对涨落的影响很大;适当选取回路中电器件的参数,可以控制耦合系数K对涨落的影响.并且,每个回路中电荷和电流的量子涨落是相互制约的.

文献[Quantum Information and Computation,2005,5(4):350-363]提出量子相干性跟踪控制策略以保持量子位的相干性,该策略本质是开环控制,而开环控制的缺陷就是严重依赖于精确地了解系统的初始条件和模型参数.然而,我们对于系统的知识总是存在不确定性的.本文从鲁棒性的角度分析了量子相干性跟踪控制策略的局限性.首先,我们对该方法的鲁棒性进行了理论分析;接着用仿真实例定量说明了:量子初始条件和模型参数的精度对保持相干性的影响.根据相干性的精度要求,我们可以利用仿真分析的手段,来确定对模型参数和初始状态必须满足的精度条件.总之,我们在应用中必须谨慎采用量子相干性跟踪控制策略.

研究了负P表示非经典光场的Wehrl熵和Shannon熵与场参数m和平均光子数(-n)的关系,结果显示,负P表示的非经典光场的Wehrl熵随着场参数m和平均光子数的增大而减小,当(-n)增大到一定程度时Wehrl熵趋向于一个不变的常数.用数值计算的方法研究了负P表示光场的Shannon熵与平均光子数(-n)的关系,结果表明,Shannon熵随着场参数m和平均光子数(-n)的增大而增大.同时发现,Wehrl熵随光场总噪声的增大而减小,Shannon熵随力学量起伏的减小而减小.

提出了一种利用V-型三能级原子与双模腔场的共振相互作用制备多原子及多腔场纠缠W态的新方案,并用共生纠缠度研究了该模型中的纠缠演化和热纠缠现象

我们提出一个利用腔QED技术控制传输任意两原子态的方案.在此方案中,我们选择一个GHZ态和一个EPR对作为量子通道.在控制者的帮助下,发送者可以把量子信息传送给接收者.在传输过程中,两对原子分别与两个全同单模场相互作用,同时两对原子分别由两个全同经典场驱动.该方案对腔衰变和热场不敏感,并且传输成功的几率为1.