基于腔辅助相互作用的量子纠缠制备及直接测量_程留永著_9787522115368

量子纠缠是飞速发展的量子信息和量子计算中不可或缺的一种量子力学资源。本书主要介绍了基于腔辅助相互作用模型的量子纠缠研究状况以及作者在这方面取得的研究成果。主要内容涉及腔辅助相互作用系统的发展介绍、利用原子和腔的耦台系统制备原子纠缠态、利用金刚石氮空位中心和腔的耦合系统制备电子自旋纠缠态以及对未知纠缠态的纠缠度直接测量等方面。本书论述严谨，结构合理，图文并茂，条理清晰，内容丰富新颖，是一本值得学著作。

前言

量子信息学可以看作是量子力学、信息理论和计算科学相结合而产生的一门新兴学科。它一方面在理论上为很多基础物理学问题提供了更深刻的理解，另一方面也逐渐在技术上对我们理解和发展物理世界带来了革命性步。由量子信息学中发展起来的量子通信、量子计算和量子精密测量可以为我们提供更加的新型通讯方式、速度更快的数据运算能力和精度更高的参数测量技术。在众多的量子信息处理任务中，量子纠缠作为一种特殊的物理资源常常起到至关重要的作用。量子纠缠是复合量子系统中各部分之间一种奇妙的非局域关联，它不能由系统各分离部分的局域操作或各部分之间的经典通讯产生。因此，量子纠缠可以被用来很好地表征和量化系统的量子特性年来，研究者们在不断探索利用不同的物理体系实现量子信息处理任务，已经取得了很大展。从光学系统、腔量子电动力学、囚禁离子体系发展到固态量子点、金刚石氮空位中心、超导量子体系等物理模型。但是到目前为止，科学家们还不能确定哪一类物理体系是终实现量子信息处理理想的候选者。或许，结合多种量子体系的优势来构造混合体系的物理装置将是突破设计瓶颈的一种新思路。作者多年来一直致力于利用腔量子电动力学系统和金刚石中的氮空位中心体系来研究量子纠缠制备和应用的工作，十几年的学习所获和研究成果成为本书的内容支撑。全书共有六章：章主要介绍了量子信息学的基本原理和发展背景，量子纠缠的基础概念、代表性纠缠态的形式及其在量子通信理论中的应用。第二章介绍本书涉及的物理模型——腔辅助相互作用系统，通过对腔输入输出过程的推导，展示腔内量子比特和光量子比特之间的相互作用效果；第三章阐述基于原子和量子化腔场耦合系统实现一类原子纠缠态制备的方案；第四章详细介绍了在金刚石氮空位中心体系中光子纠缠态和自旋纠缠态的制备方案，并且设计了通用量子门的构建过程和应用示例。第五章和第六章分别针对纯态纠缠态和混合态纠缠态探索了纠缠度直接测量的理论方案，并对方案的度和实验可行性给出了系统分析。本书完成过程中，得到了山西工程技术学院刘阿鹏老师的意见和帮助，山西师范大学物理与信息工程学院研究生郑黎娜为书稿的校对做出了积极的贡献，在此对他们表示衷心的感谢。本含的部分研究内容得到了国家自然科学项目（编号：61801280）和山西省应用基础研究计划项目（编号：201801D221015）的资助，在此一并表示感谢。

由于作者有限，并且量子纠缠的理论和应用也在不断的发展之中，本书所呈现的内容难免有疏漏或者不当的地方，恳请读者批评、指正。

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