量子力學(xué)自20世紀(jì)初建立,發(fā)展至今,已有一百多年的歷史。在這期間,許多分支學(xué)科相繼出現(xiàn)。量子信息學(xué)作為量子力學(xué)和信息學(xué)的交叉學(xué)科,也是其中之一。在本文中,我們針對量子信息學(xué)中的量子傳感、能量存儲等問題展開了研究和討論。在關(guān)于量子傳感的研究中,我們把研究對象聚焦在多原子Sagnac干涉儀上。我們研究了多原子Sagnac干涉儀的系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的靈敏度,并提出用多粒子糾纏態(tài)來提高系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的靈敏度。為了方便的找出合適的初態(tài)來提高多原子Sagnac干涉儀系統(tǒng)的測量精度,我們首次提出了關(guān)于系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)頻率的產(chǎn)生子。利用這一產(chǎn)生子,得到了關(guān)于系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)頻率的通用量子Fisher信息(QFI)表達(dá)式。通過分析研究通用QFI表達(dá)式,我們得出結(jié)論:在提高系統(tǒng)的測量精度方面,所有自由度完全糾纏的量子態(tài)作初態(tài),要比部分自由度糾纏的量子態(tài)作初態(tài)更具優(yōu)勢。在關(guān)于能量存儲的研究中,我們對存儲能量的量子系統(tǒng)(量子電池)進(jìn)行了研究。在我們的模型中,量子電池的實驗體系由諧振子系統(tǒng)來實現(xiàn)。在這一模型中我們探討了量子電池充電過程和放電過程。在量子電池的充電過程中,我們研究了如何提高量子電池的充電量及充電功率。此外,我們研究了基于Land...

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 背景介紹
        1.1.1 量子傳感中的原子Sagnac干涉儀
        1.1.2 量子系統(tǒng)的能量存儲與轉(zhuǎn)移
    1.2 本文結(jié)構(gòu)
2 Fisher信息
    2.1 經(jīng)典Fisher信息與Cramer-Rao不等式
        2.1.1 經(jīng)典Fisher信息
        2.1.2 Cramer-Rao不等式
    2.2 量子Fisher信息
    2.3 幺正參數(shù)化下的量子Fisher信息求解
    2.4 本章小結(jié)
3 量子傳感中的Sagnac干涉儀
    3.1 Sagnac效應(yīng)與光纖Sagnac干涉儀
    3.2 原子Sagnac干涉儀
        3.2.1 單原子Sagnac干涉儀
        3.2.2 多原子Sagnac干涉儀
    3.3 多原子Sagnac干涉儀旋轉(zhuǎn)靈敏度的提高方案
        3.3.1 引言
        3.3.2 關(guān)于系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)頻率的量子Fisher信息通式
        3.3.3 不同初態(tài)下的量子Fisher信息
        3.3.4 parity測量和經(jīng)典Fisher信息
    3.4 本章小結(jié)
4 量子系統(tǒng)中能量的存儲與轉(zhuǎn)移
    4.1 量子電池充電放電的基礎(chǔ)理論
    4.2 受迫諧振子作量子電池的充電機(jī)制
        4.2.1 理論模型
        4.2.2 電池所充電量
        4.2.3 電池的充電功率
    4.3 量子電池的放電機(jī)制與Landau-Zener理論的關(guān)系
        4.3.1 理論模型
        4.3.2 放電過程
    4.4 本章小結(jié)
5 量子態(tài)的表示
    5.1 Majorana表象
    5.2 Majorana表象的推廣
        5.2.1 Majorana表象下的相干態(tài)方法
        5.2.2 Majorana表象下的相干態(tài)方法的應(yīng)用
    5.3 兩個相干態(tài)的疊加態(tài)的Majorana星表示
        5.3.1 兩個玻色相干態(tài)的疊加態(tài)的Majorana星曲線方
        5.3.2 兩個SU(1,1)相干態(tài)的疊加態(tài)的Majorana星曲線方程
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
附錄A 含時哈密頓量時間演化算符的推導(dǎo)
附錄B 產(chǎn)生因子H的推導(dǎo)過程
附錄C 多原子干涉儀中關(guān)于Ω的通用QFI的推導(dǎo)過程
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文情況



本文編號：3783880