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

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 HOÀINGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT PHI CỔ ĐIỂN, DÒ TÌM ĐAN RỐI VÀ VIỄN TẢI LƯỢNG TỬCỦA 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 ĐẦU1. Lý do chọn đề tài Khoa học về thông tin lượng tử, một ngành khoa học mới đượcphát triển gần đây, đã cho thấy nhiều ưu điểm vượt trội so với khoahọc về thông tin cổ điển ở mọi phương diện. Ví dụ tiêu biểu có thểkể đến là viễn tải lượng tử. Viễn tải lượng tử biến liên tục đã đượcthí nghiệm thành công, tuy nhiên độ tin cậy đạt được tương đối thấpmà 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 mộttrạng thái đáng được quan tâm, đó là trạng thái thêm photon. Chỉbằng cách tác dụng toán tử sinh photon vào trạng thái bất kỳ sẽ biếntrạng thái đó thành phi cổ điển. Điều này gợi ra một hy vọng rằngviệc tác dụng toán tử sinh photon lên một trạng thái phi cổ điển cóthể làm tăng mức độ của các hiệu ứng phi cổ điển trong đó có hiệuứng đan rối. Đó là lý do chúng tôi nghiên cứu về trạng thái nén dịchchuyển thêm photon hai mode. Như những gì mong đợi, đề tài đã chỉra được rằng trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode có độphi 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 mộthoặc nhiều lần toán tử sinh photon vào cả hai mode của trạng thái cóđộ rối hữu hạn cho trước.2. Mục tiêu nghiên cứu Chứng minh tác dụng tích cực của thêm photon vào trạng tháinén 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 trạngthái nén dịch chuyển hai mode và khảo sát chi tiết mối liên hệ giữa độtin cậy của trạng thái được tạo thành và xác suất thành công. 23. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu về trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai modebao gồm tính hàm Wigner, đề xuất các sơ đồ thực nghiệm để tạo trạngthái, khảo sát các tính chất phi cổ điển trong đó có đan rối và tính độtin cậy trung bình của quá trình viễn tải lượng tử sử dụng nguồn rốinén dịch chuyển thêm photon hai mode.4. Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp lượng tử hóa trường lần thứ hai vàthống kê lượng tử để đưa ra các biểu thức giải tích rồi sử dụng phươngpháp 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 cậyviễn tải, từ đó góp phần phát triển lý thuyết thông tin lượng tử. Ngoàira, kết quả của đề tài còn có vai trò định hướng, cung cấp thông tincho vật lý thực nghiệm trong việc dò tìm các hiệu ứng phi cổ điển vàtạo 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 mụccác công trình của tác giả được sử dụng trong luận án, tài liệu thamkhảo 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 dịchchuyển thêm photon hai mode bao gồm tính hàm phân bố Wigner vàhai sơ đồ khác nhau để tạo trạng thái nén dịch chuyển thêm photonhai mode. Chương 3 trình bày những nghiên cứu về các tính chất phicổ điển của trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode baogồm nén tổng, nén hiệu, phản kết chùm và đan rối. Chương 4 trình 3bày nghiên cứu về quá trình viễn tải lượng tử sử dụng nguồn rối néndịch chuyển thêm photon hai mode. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TRẠNG THÁI PHI CỔĐIỂN, TIÊU CHUẨN DÒ TÌM ĐAN RỐI VÀ VIỄN TẢI LƯỢNG TỬ1.1 Trạng thái phi cổ điển1.1.1 Trạng thái kết hợp - Định nghĩa trạng thái phi cổđiển Trạng thái kết hợp, ký hiệu |αi, là trạng thái được tạo thành bằng ˆcách tác dụng toán tử dịch chuyển D(α) = exp(αˆa† − α∗aˆ) lên trạngthái chân không ˆ |αi = D(α)|0i, (1.4)trong đó α = |α|eiϕa . Trạng thái kết hợp được xem là ranh giới giữacổ điển và phi cổ điển để từ đó đưa ra định nghĩa về các trạng thái phicổ điển.1.1.2 Trạng thái nén Trong trường hợp hai mode, trạng thái nén được tạo thành bởitác dụng của toán tử nén hai mode Sˆab(s) = exp(s∗aˆˆb − sˆa†ˆb†) trongđó 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=0Đây 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 đổitham số không suy biến. 41.1.3 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|αiĐây 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 sốphoton được thêm vào nhiều hơn.1.2 Tiêu chuẩn dò tìm đan rối1.2.1 Phương pháp định lượng độ rối Với trạng thái hai thành phần thuần, độ rối được xác định thôngqua việc khảo sát entropy von Neumann. Trong trường hợp không tìmđược entropy von Neumann, độ rối có thể được so sánh qua một đạilượng có tên gọi entro ...