Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu các tính chất phi cổ điển, dò tìm đan rối và viễn tải lượng tử của một số trạng thái phi cổ điển mới

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

52
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án nhằm chứng minh tác dụng tích cực của thêm photon vào trạng thái nén hai mode là tăng độ phi cổ điển và cải thiện độ rối của trạng thái, đồng thời đề xuất các sơ đồ thực nghiệm để thêm photon vào trạng thái nén dịch chuyển hai mode và khảo sát chi tiết mối liên hệ giữa độ tin cậy của trạng thái được tạo thành và xác suất thành công.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu các tính chất phi cổ điển, dò tìm đan rối và viễn tải lượng tử của một số trạng thái phi cổ điển mới

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THỊ XUÂN HOÀI NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT PHI CỔ ĐIỂN, DÒ TÌM ĐAN RỐI VÀ VIỄN TẢI LƯỢNG TỬ CỦA MỘT SỐ TRẠNG THÁI PHI CỔ ĐIỂN MỚI Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán Mã số: 62 44 01 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HUẾ, 2016
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Khoa học về thông tin lượng tử, một ngành khoa học mới được phát triển gần đây, đã cho thấy nhiều ưu điểm vượt trội so với khoa học về thông tin cổ điển ở mọi phương diện. Ví dụ tiêu biểu có thể kể đến là viễn tải lượng tử. Viễn tải lượng tử biến liên tục đã được thí nghiệm thành công, tuy nhiên độ tin cậy đạt được tương đối thấp mà nguyên nhân chính là do nguồn rối tạo được có độ rối không cao. Gần đây, trong nghiên cứu về các trạng thái phi cổ điển nổi lên một trạng thái đáng được quan tâm, đó là trạng thái thêm photon. Chỉ bằng cách tác dụng toán tử sinh photon vào trạng thái bất kỳ sẽ biến trạng thái đó thành phi cổ điển. Điều này gợi ra một hy vọng rằng việc tác dụng toán tử sinh photon lên một trạng thái phi cổ điển có thể làm tăng mức độ của các hiệu ứng phi cổ điển trong đó có hiệu ứng đan rối. Đó là lý do chúng tôi nghiên cứu về trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode. Như những gì mong đợi, đề tài đã chỉ ra được rằng trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode có độ phi cổ điển mạnh hơn và độ rối được tăng cường so với trạng thái nén, từ đó đề xuất được một phương pháp cải thiện độ rối: tác dụng một hoặc nhiều lần toán tử sinh photon vào cả hai mode của trạng thái có độ rối hữu hạn cho trước. 2. Mục tiêu nghiên cứu Chứng minh tác dụng tích cực của thêm photon vào trạng thái nén hai mode là tăng độ phi cổ điển và cải thiện độ rối của trạng thái. Đồng thời đề xuất các sơ đồ thực nghiệm để thêm photon vào trạng thái nén dịch chuyển hai mode và khảo sát chi tiết mối liên hệ giữa độ tin cậy của trạng thái được tạo thành và xác suất thành công.
2 3. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu về trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode bao gồm tính hàm Wigner, đề xuất các sơ đồ thực nghiệm để tạo trạng thái, khảo sát các tính chất phi cổ điển trong đó có đan rối và tính độ tin cậy trung bình của quá trình viễn tải lượng tử sử dụng nguồn rối nén dịch chuyển thêm photon hai mode. 4. Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp lượng tử hóa trường lần thứ hai và thống kê lượng tử để đưa ra các biểu thức giải tích rồi sử dụng phương pháp tính số để biện luận các kết quả thu được. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Đề tài đã tìm ra cách để tăng cường độ rối và cải thiện độ tin cậy viễn tải, từ đó góp phần phát triển lý thuyết thông tin lượng tử. Ngoài ra, kết quả của đề tài còn có vai trò định hướng, cung cấp thông tin cho vật lý thực nghiệm trong việc dò tìm các hiệu ứng phi cổ điển và tạo ra các trạng thái phi cổ điển. 6. Cấu trúc của luận án Ngoài các phần mở đầu, kết luận, danh mục các hình vẽ, danh mục các công trình của tác giả được sử dụng trong luận án, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung của luận án được trình bày trong 4 chương. Chương 1 trình bày tổng quan về các nghiên cứu liên quan đến đề tài. Chương 2 trình bày những nghiên cứu chung về trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode bao gồm tính hàm phân bố Wigner và hai sơ đồ khác nhau để tạo trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode. Chương 3 trình bày những nghiên cứu về các tính chất phi cổ điển của trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode bao gồm nén tổng, nén hiệu, phản kết chùm và đan rối. Chương 4 trình
3 bày nghiên cứu về quá trình viễn tải lượng tử sử dụng nguồn rối nén dịch chuyển thêm photon hai mode. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TRẠNG THÁI PHI CỔ ĐIỂN, TIÊU CHUẨN DÒ TÌM ĐAN RỐI VÀ VIỄN TẢI LƯỢNG TỬ 1.1 Trạng thái phi cổ điển 1.1.1 Trạng thái kết hợp - Định nghĩa trạng thái phi cổ điển Trạng thái kết hợp, ký hiệu |αi, là trạng thái được tạo thành bằng ˆ cách tác dụng toán tử dịch chuyển D(α) = exp(αˆa† − α∗aˆ) lên trạng thái chân không ˆ |αi = D(α)|0i, (1.4) trong đó α = |α|eiϕa . Trạng thái kết hợp được xem là ranh giới giữa cổ điển và phi cổ điển để từ đó đưa ra định nghĩa về các trạng thái phi cổ điển. 1.1.2 Trạng thái nén Trong trường hợp hai mode, trạng thái nén được tạo thành bởi tác dụng của toán tử nén hai mode Sˆab(s) = exp(s∗aˆˆb − sˆa†ˆb†) trong đó s = reiθ . Ví dụ, trạng thái chân không nén có dạng ∞ ˆ 1 X |siab = Sab(s)|00iab = (− tanh r exp(iθ))n|nia|nib. (1.17) cosh r n=0 Đây là trạng thái đan rối với độ rối hoàn hảo khi tham số nén r bằng ∞. Mô phỏng thực nghiệm của toán tử nén hai mode là bộ chuyển đổi tham số không suy biến.
4 1.1.3 Trạng thái kết hợp thêm photon Trạng thái kết hợp thêm photon được định nghĩa bởi aˆ†m|αi |α, mi = p . (1.18) hα|ˆamaˆ†m|αi Đây là trạng thái phi cổ điển thể hiện đồng thời hiệu ứng nén và sub- Poisson. Hơn nữa, cả hai hiệu ứng này sẽ tăng về cường độ nếu số photon được thêm vào nhiều hơn. 1.2 Tiêu chuẩn dò tìm đan rối 1.2.1 Phương pháp định lượng độ rối Với trạng thái hai thành phần thuần, độ rối được xác định thông qua việc khảo sát entropy von Neumann. Trong trường hợp không tìm được entropy von Neumann, độ rối có thể được so sánh qua một đại lượng có tên gọi entropy tuyến tính được định nghĩa bởi L(ρˆA) = 1 − TrAρˆ2A, (1.24) trong đó ρˆA = TrB ρˆAB là một ma trận mật độ rút gọn của ρˆAB . Một trạng thái sẽ rối nếu L > 0 và giới hạn trên L = 1 ứng với trạng thái đan rối hoàn hảo. 1.2.2 Tiêu chuẩn đan rối Shchukin-Vogel Trên cơ sở tiêu chuẩn chuyển vị riêng, Shchukin và Vogel đã đưa ra một tiêu chuẩn đan rối khá mạnh. Theo tiêu chuẩn này, một trạng thái được gọi là rối nếu tồn tại một định thức con âm bất kỳ trong
1 hˆai hˆa i hˆb i ...
† †
hˆa†i hˆa†aˆi hˆa†2i hˆa†ˆb†i ...
DN =
hˆai hˆa2i hˆaaˆ†i hˆaˆb†i ...
. (1.36)