【摘要】：動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)包括所有通過(guò)真空中量子場(chǎng)邊界條件的相對(duì)論運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生光子的現(xiàn)象。這是一種非常奇妙的現(xiàn)象,能從一片黑暗的真空中產(chǎn)生出光子來(lái)。這種“無(wú)中生有”的現(xiàn)象正是對(duì)量子真空漲落的有力證明。自1970年Moore等人預(yù)言了動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)的以來(lái),它就受到人們的廣泛關(guān)注。尤其是2011年動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)在超導(dǎo)電路中被成功檢測(cè)到之后,動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)再一次成為量子物理學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著理論和實(shí)驗(yàn)研究的進(jìn)展,人們發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)產(chǎn)生的光子對(duì)體現(xiàn)出量子糾纏(Quantum Entanglement)和量子失協(xié)(Quantum Discord)等量子關(guān)聯(lián)性,這使動(dòng)態(tài)Casimir輻射作為量子技術(shù)資源成為可能。因此,更詳細(xì)地研究如何將動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)應(yīng)用于其他量子信息技術(shù)和量子器件中已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題,尤其是它們?cè)趯?shí)際環(huán)境中對(duì)熱噪聲的魯棒性,更顯得尤為重要。本文第一部分工作是:針對(duì)超導(dǎo)電路中動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)中的非對(duì)稱量子關(guān)聯(lián)進(jìn)行研究�，F(xiàn)有的理論和實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)證明動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)中產(chǎn)生的輻射具有雙模壓縮態(tài),因此,我們可以利用系統(tǒng)的協(xié)方差矩陣來(lái)研究動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)中的量子糾纏和量子導(dǎo)引(Quantum steering)等量子關(guān)聯(lián)性。本文將動(dòng)態(tài)Casimir輻射的量子糾纏、量子導(dǎo)引與隱形傳態(tài)保真度(Teleportation fidelity)聯(lián)系起來(lái),用協(xié)方差矩陣元素分別表示出動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)中量子糾纏的PHS判據(jù)、EPR導(dǎo)引判據(jù)和隱形傳態(tài)保真度,得出動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)產(chǎn)生量子糾纏和單、雙向量子導(dǎo)引的參數(shù)區(qū)域。通過(guò)函數(shù)圖像分析了溫度、失協(xié)以及驅(qū)動(dòng)振幅對(duì)量子糾纏、量子導(dǎo)引和隱形傳態(tài)保真度的影響。最后我們引入四個(gè)witnesses,分別對(duì)應(yīng)前面的PHS判據(jù)、EPR導(dǎo)引判據(jù)和隱形傳態(tài)保真度,對(duì)比分析產(chǎn)生糾纏和量子導(dǎo)引以及實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)的參數(shù)區(qū)域,并討論它們之間的關(guān)系。逡逡由于動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)中產(chǎn)生的光子檢測(cè)問(wèn)題一直以來(lái)都是非常具有實(shí)際價(jià)值的。當(dāng)非穩(wěn)腔內(nèi)嵌入二能級(jí)原子時(shí),動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)中產(chǎn)生的光子必然與原子之間產(chǎn)生相互影響。本文第二部分工作是:研究非穩(wěn)腔內(nèi)放入兩個(gè)有相互作用的二能級(jí)原子的情況下的動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)。我們分別得到了腔場(chǎng)處于真空態(tài)和壓縮真空態(tài),而原子處于激發(fā)態(tài)時(shí),系統(tǒng)產(chǎn)生的光子數(shù)的解析表達(dá)式。分析了原子處于激發(fā)態(tài)時(shí),系統(tǒng)產(chǎn)生的光子數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律。最后我們計(jì)算了雙原子布居數(shù)的解析表達(dá)式,發(fā)現(xiàn)雙原子布居數(shù)與壓縮系數(shù)、原子-場(chǎng)耦合系數(shù)和原子間耦合系數(shù)等參數(shù)有關(guān)。所得結(jié)果有助于我們加深對(duì)動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)的認(rèn)識(shí),并為今后相關(guān)問(wèn)題的研究奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O413
【圖文】：

公開宣布完成對(duì) Casimir 效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。雖然這個(gè)實(shí)驗(yàn)相對(duì)（0.5μm）時(shí)，其間距不確定性達(dá)到0.2μm，但是 Sparnaa驗(yàn)中影響 Casimir 測(cè)量的三個(gè)因素：兩平板表面的平行度、表體板所帶的電量。這為后來(lái)的 Casimir 效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究奠定很多學(xué)者都不斷的努力提高實(shí)驗(yàn)的精確度。如，將一塊導(dǎo)體，還有為中和導(dǎo)體板所帶的靜電荷，將導(dǎo)體板用絕緣體或電隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展和實(shí)驗(yàn)條件改善，對(duì) Casimir 力的測(cè)量方大的進(jìn)步。如，1978 年，VanBlokland 和 Overbeek 研究了Casimir 力[20]，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度與之前的實(shí)驗(yàn)相比有

結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)球面與平面間距遠(yuǎn)小于球的半徑時(shí)，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論上得到的絕對(duì)零度下理想導(dǎo)體間的 Casimir 力：231( ) 2 ( )3 240CcF a Raπ= π （1.2.2）一致。在 S.K.Lamoreaux 的實(shí)驗(yàn)中，球與面的間距為0.6μm 6μm。在最近間距時(shí)，實(shí)驗(yàn)精度達(dá)到了 95%。因此，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果被認(rèn)為是高精度測(cè)量 Casimir 力實(shí)驗(yàn)發(fā)展中的一個(gè)里程碑。但是該實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有考慮金表面的粗糙度修正和金的導(dǎo)電率修正[22]。

5amoreaux 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果引起了學(xué)者們對(duì) Casimir 效應(yīng)的更加熱切的關(guān)注，19州大學(xué)的 Mohideen 小組創(chuàng)造性的利用原子力顯微鏡（Atomic Foscope AFM）來(lái)測(cè)量鍍鋁球面與鍍鋁平面間的 Casimir 力[23]，測(cè)量范圍圖 1.2.3(a)用 AFM 檢測(cè) Casimir 斥力；(b) 金球和硅平面在溴化苯中[27]

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本文編號(hào)：2786607