Khảo sát các tính chất phi cổ điển và vận dụng các trạng thái phi cổ điển vào thông tin lượng tử (Luận án tiến sĩ)

Khảo sát các tính chất phi cổ điển và vận dụng các trạng thái phi cổ điển vào thông tin lượng tử (Luận án tiến sĩ)Khảo sát các tính chất phi cổ điển và vận dụng các trạng thái phi cổ điển vào thông tin lượng tử (Luận án tiến sĩ)Khảo sát các tính chất phi cổ điển và vận dụng các trạng thái phi cổ điển vào thông tin lượng tử (Luận án tiến sĩ)Khảo sát các tính chất phi cổ điển và vận dụng các trạng thái phi cổ điển vào thông tin lượng tử (Luận án tiến sĩ)Khảo sát các tính chất phi cổ điển và vận dụng các trạng thái phi cổ điển vào thông tin lượng tử (Luận án tiến sĩ)Khảo sát các tính chất phi cổ điển và vận dụng các trạng thái phi cổ điển vào thông tin lượng tử (Luận án tiến sĩ)Khảo sát các tính chất phi cổ điển và vận dụng các trạng thái phi cổ điển vào thông tin lượng tử (Luận án tiến sĩ)Khảo sát các tính chất phi cổ điển và vận dụng các trạng thái phi cổ điển vào thông tin lượng tử (Luận án tiến sĩ)Khảo sát các tính chất phi cổ điển và vận dụng các trạng thái phi cổ điển vào thông tin lượng tử (Luận án tiến sĩ)Khảo sát các tính chất phi cổ điển và vận dụng các trạng thái phi cổ điển vào thông tin lượng tử (Luận án tiến sĩ)Khảo sát các tính chất phi cổ điển và vận dụng các trạng thái phi cổ điển vào thông tin lượng tử (Luận án tiến sĩ)

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐẶNG HỮU ĐỊNH KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT PHI CỔ ĐIỂN VÀ VẬN DỤNG CÁC TRẠNG THÁI PHI CỔ ĐIỂN VÀO THÔNG TIN LƯỢNG TỬ LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HUẾ - NĂM 2017 i ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐẶNG HỮU ĐỊNH KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT PHI CỔ ĐIỂN VÀ VẬN DỤNG CÁC TRẠNG THÁI PHI CỔ ĐIỂN VÀO THÔNG TIN LƯỢNG TỬ Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết Vật lý toán Mã số: 62 44 01 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học: TS Võ Tình PGS TS Trương Minh Đức HUẾ - NĂM 2017 ii LỜI CẢM ƠN Tôi gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Võ Tình thầy Trương Minh Đức tận tâm giảng dạy, hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Xin gởi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Bá Ân, người hướng dẫn nghiên cứu đề tài luận án thầy ln sẵn sàng giải thích thấu đáo câu hỏi vấn đề liên quan đến chuyên ngành mà tơi nghiên cứu Cảm ơn thầy Lê Đình thầy Đinh Như Thảo khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Huế giảng dạy tận tình giúp đỡ nhiều Trân trọng cảm ơn Khoa Vật lý - Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế tất thầy, cô khoa giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian nghiên cứu hoàn thành luận án Cảm ơn Phòng Sau đại học - Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế cô Trần Thị Đông Hà giúp đỡ, hỗ trợ thủ tục giấy tờ phương tiện học tập Xin gởi lời cảm ơn đến thầy, cô, đồng nghiệp Khoa Giáo dục đại cương - Trường Cao đẳng Cơng nghiệp Tuy Hòa - Bộ Cơng Thương tạo điều kiện cho học tập, nghiên cứu công tác Cảm ơn bạn Trần Quang Đạt nhiệt tình tơi nghiên cứu giải nhiều tập lớn trình cộng tác viết báo khoa học Cảm ơn vợ tơi: Nguyễn Thị Hồng Vương, hai con: Đặng Ngọc Trinh Đặng Hoàng Tiên gia đình chăm lo, giúp đỡ chịu khó khăn bề để tơi tập trung nghiên cứu iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết quả, số liệu, đồ thị nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận án iv MỤC LỤC Trang phụ bìa i Lời cảm ơn ii Lời cam đoan iii Mục lục iv Các từ viết tắt v Danh sách hình vẽ vi MỞ ĐẦU Chương 1: Cơ sở lý thuyết 1.1 Trạng thái kết hợp trạng thái phi cổ điển 1.1.1 Trạng thái kết hợp 1.1.2 Trạng thái nén 15 1.1.3 Trạng thái kết hợp cặp 17 1.1.4 Trạng thái hai mode kết hợp điện tích chẵn lẻ 18 1.1.5 Trạng thái mèo kết cặp điện tích 19 1.2 Một số tính chất phi cổ điển bậc cao trạng thái phi cổ điển 20 1.2.1 Tính chất phản kết chùm bậc cao 20 1.2.2 Tính chất nén bậc cao hai mode 22 1.2.3 Tính chất nén tổng hai mode 23 1.2.4 Tính chất nén hiệu hai mode 24 v 1.3 Tiêu chuẩn dò tìm đan rối 25 1.3.1 Tiêu chuẩn đan rối Hillery-Zubairy 27 1.3.2 Phương pháp định lượng độ rối 30 1.4 Viễn tải lượng tử biến liên tục 32 1.5 Một số dụng cụ quang 35 1.5.1 Thiết bị tách chùm 35 1.5.2 Thiết bị dịch pha 36 1.5.3 Phương tiện chéo-Kerr phi tuyến 37 1.5.4 Đầu dò quang 38 Chương 2: Các tính chất phi cổ điển bậc cao mơ hình tạo trạng thái hai mode kết hợp điện tích chẵn lẻ 39 2.1 Tính chất phản kết chùm bậc cao 40 2.1.1 Tính chất phản kết chùm bậc cao đơn mode 40 2.1.2 Tính chất phản kết chùm bậc cao hai mode 43 2.2 Tính chất nén bậc cao hai mode 46 2.3 Tính chất nén tổng nén hiệu 49 2.3.1 Tính chất nén tổng 49 2.3.2 Tính chất nén hiệu 53 2.4 Tính chất đan rối 53 2.5 Mơ hình tạo trạng thái hai mode kết hợp điện tích chẵn lẻ 55 Chương 3: Trạng thái mèo kết cặp phi tuyến điện tích tính chất phi cổ điển 66 3.1 Trạng thái mèo kết cặp phi tuyến điện tích 67 3.2 Các tính chất phi cổ điển trạng thái mèo kết cặp phi tuyến điện tích 71 3.2.1 Tính chất phản kết chùm bậc cao hai mode 71 vi 3.2.2 Tính chất nén bậc cao hai mode 73 3.2.3 Khảo sát tính chất đan rối 75 Chương 4: Viễn tải lượng tử sử dụng nguồn rối trạng thái mèo kết cặp điện tích phi tuyến điện tích 78 4.1 Định lượng độ rối 79 4.2 Viễn tải lượng tử sử dụng nguồn rối trạng thái mèo kết cặp điện tích phi tuyến điện tích 85 4.2.1 Viễn tải lượng tử theo cách đo hiệu tọa độ tổng xung lượng 85 4.2.2 Viễn tải lượng tử theo cách đo tổng số hạt hiệu pha 92 KẾT LUẬN 100 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 104 vii CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên đầy đủ tiếng Anh Tên đầy đủ tiếng Việt BS Beam Splitter Thiết bị tách chùm Charge Pair Trạng thái mèo kết Cat State cặp điện tích CV Continuous Variable Biến liên tục DV Discrete Variable Biến gián đoạn Nonlinear Charge Pair Trạng thái mèo kết Cat State cặp phi tuyến điện tích PD Photo-Detector Dò quang PS Phase Shifter Thiết bị dịch pha QED Quantum Electrodynamics Điện động lực lượng tử Two-Mode Even Charge Trạng thái hai mode kết hợp Coherent State điện tích chẵn Two-Mode Even Nonlinear Trạng thái hai mode kết hợp Charge Coherent State phi tuyến điện tích chẵn Two-Mode Odd Charge Trạng thái hai mode kết hợp Coherent State điện tích lẻ Two-Mode Odd Nonlinear Trạng thái hai mode kết hợp Charge Coherent State phi tuyến điện tích lẻ CPCS NCPCS TMECCS TMENCCS TMOCCS TMONCCS viii DANH SÁCH HÌNH VẼ 1.1 (a) Thiết bị tách chùm 50:50; (b) Thiết bị dịch pha; (c) Phương tiện chéo-Kerr phi tuyến; (d) Đầu dò quang 35 2.1 Sự phụ thuộc hệ số phản kết chùm đơn mode Aea (l) ≡ Aeb (l) Aoa (l) ≡ Aob (l) vào |ξ| TMECCS (a) TMOCCS (b), cho q = l = 1, 2, 3, 42 2.2 Sự phụ thuộc hệ số phản kết chùm đơn mode Aeb (9) vào |ξ| TMECCS, cho l = q = 0, 1, 3, 42 2.3 Sự phụ thuộc hệ số phản kết chùm hai mode Aea,b (l) Aoa,b (l) vào |ξ| TMECCS (a) TMOCCS (b), cho q = l = 1, 2, 3, 44 2.4 Sự phụ thuộc hệ số phản kết chùm hai mode Aea,b (4) Aoa,b (4) vào |ξ| TMECCS (a) TMOCCS (b), cho l = q = 0, 2, 4, 45 2.5 Sự phụ thuộc tham số nén bậc cao hai mode Sab (2, ϕ) vào |ξ| TMECCS (đường liền nét) TMOCCS (đường đứt nét), cho q = 49 2.6 Sự phụ thuộc tham số nén bậc cao hai mode Sab (4, ϕ) vào |ξ| TMECCS (đường liền nét) TMOCCS (đường đứt nét), cho q = 49 2.7 Sự phụ thuộc tham số nén tổng hai mode Se vào |ξ| TMECCS, cho q = 2, 3, 4, cos[2(θ − ϕ)] = −1 51 ix 2.8 Sự phụ thuộc tham số nén tổng hai mode So vào |ξ| TMOCCS, cho q = 0, 1, 2, cos[2(θ − ϕ)] = −1 51 2.9 Sự phụ thuộc tham số nén tổng hai mode Se(o) vào |ξ| TMECCS (đường liền nét) TMOCCS (đường đứt nét), cho q = cos[2(θ − ϕ)] = −1 52 2.10 Sự phụ thuộc hệ số đan rối E vào |ξ| TMECCS (đường liền nét) TMOCCS (đường đứt nét), cho q = k = 54 2.11 Sơ đồ tạo TMECCS TMOCCS sử dụng số cổng lượng tử dựa dụng cụ quang bao gồm: thiết bị tách chùm 50:50 thứ BS1, thứ hai BS2, thứ ba BS3 thứ tư BS4; phương tiện chéo-Kerr phi tuyến χ, χ −χ; thiết bị dịch pha θ, π/2 đầu dò quang D1 , D2 , D 56 2.12 Xác suất Pe (a) độ trung thực Fe (b) mơ hình tạo TMECCS phụ thuộc vào r ≡ |ξ|, q = 0, τ = 10−3 |α| = 0.5 × 103 , × 103 , × 103 , × 103 60 2.13 Xác suất Po (a) độ trung thực Fo (b) mơ hình tạo TMOCCS phụ thuộc vào r ≡ |ξ|, q = 0, τ = 10−3 |α| = 0.5 × 103 , × 103 , × 103 , × 103 62 3.1 Sự phụ thuộc hệ số phản kết chùm bậc cao hai mode Aea,b (l, m) Aoa,b (l, m) vào |ξ| TMECCS (a) TMOCCS (b) chọn f1 (n) = 1; TMENCCS (a) √ (1) TMONCCS (b) chọn f2 (n) = n, f3 (n) = Ln (η )/[(n+ (0) 1)Ln (η )], f4 (n) = − [s/(1 + n)], cho q = 0, l = 2, m = 2, η = 0.15 s = 72 ... ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐẶNG HỮU ĐỊNH KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT PHI CỔ ĐIỂN VÀ VẬN DỤNG CÁC TRẠNG THÁI PHI CỔ ĐIỂN VÀO THÔNG TIN LƯỢNG TỬ Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết Vật lý toán Mã... Chương 3: Trạng thái mèo kết cặp phi tuyến điện tích tính chất phi cổ điển 66 3.1 Trạng thái mèo kết cặp phi tuyến điện tích 67 3.2 Các tính chất phi cổ điển trạng thái mèo kết cặp phi tuyến... 19 1.2 Một số tính chất phi cổ điển bậc cao trạng thái phi cổ điển 20 1.2.1 Tính chất phản kết chùm bậc cao 20 1.2.2 Tính chất nén bậc cao hai mode