Luận án tiến sĩ vật lý: Khám phá tính chất phi cổ điển, đan rối và viễn tải lượng tử

• Tác giả: Nguyễn Thị Xuân Hoài
• Người hướng dẫn: Trương Minh Đức
• Trường học: Đại học Huế - Trường Đại học Sư phạm
• Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán
• Đề tài: 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
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ vật lý
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Huế

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• KÝ HIỆU VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠNG THÁI PHI CỔ ĐIỂN, TIÊU CHUẨN DÒ TÌM ĐAN RỐI VÀ VIỄN TẢI LƯỢNG TỬ
• 1.1. Trạng thái phi cổ điển
• 1.2. Trạng thái kết hợp - Định nghĩa trạng thái phi cổ điển
• 1.3. Trạng thái nén
• 1.4. Trạng thái kết hợp thêm photon
• 1.5. Tiêu chuẩn dò tìm đan rối
• 1.6. Phương pháp định lượng độ rối
• 1.7. Tiêu chuẩn đan rối Shchukin-Vogel
• 1.8. Viễn tải lượng tử
• 1.9. Viễn tải lượng tử với biến gián đoạn
• 1.10. Viễn tải lượng tử với biến liên tục
• 1.11. Trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỊNH NGHĨA TRẠNG THÁI NÉN DỊCH CHUYỂN THÊM PHOTON HAI MODE
• 2.1. Hàm Wigner của trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode
• 2.2. Tạo trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode
• 2.3. Sơ đồ sử dụng thiết bị tách chùm
• 2.4. Sơ đồ sử dụng bộ chuyển đổi tham số không suy biến
• 2.5. Các tính chất phi cổ điển của trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH CHẤT NÉN VÀ ĐAN RỐI CỦA TRẠNG THÁI NÉN DỊCH CHUYỂN THÊM PHOTON HAI MODE
• 3.1. Tính chất nén tổng
• 3.2. Tính chất nén hiệu
• 3.3. Tính chất phản kết chùm
• 3.4. Tính chất đan rối
• 3.5. Điều kiện đan rối
• 3.6. Hàm phân bố số photon
• 3.7. Định lượng độ rối
• 3.8. Viễn tải lượng tử sử dụng nguồn rối nén dịch chuyển thêm photon hai mode
• 4. CHƯƠNG 4: BIỂU THỨC GIẢI TÍCH CỦA ĐỘ TIN CẬY TRUNG BÌNH
• 4.1. Tính số và biện luận
• KẾT LUẬN
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH SÁCH HÌNH VẼ

I. Giới thiệu về luận án tiến sĩ vật lý

Luận án tiến sĩ vật lý này tập trung vào việc nghiên cứu các tính chất phi cổ điển, đan rối lượng tử, và viễn tải lượng tử của một số trạng thái lượng tử mới. Đề tài được thực hiện tại Đại học Huế, dưới sự hướng dẫn của Trương Minh Đức. Luận án nhằm mục đích khám phá các hiệu ứng lượng tử mới và ứng dụng của chúng trong lĩnh vực thông tin lượng tử.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận án là khảo sát vai trò của toán tử sinh photon trong việc tăng cường các tính chất phi cổ điển của trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode. Nghiên cứu cũng đánh giá hiệu suất của các trạng thái này trong quá trình viễn tải lượng tử, nhằm cải thiện độ tin cậy và tính bảo mật của thông tin.

1.2. Phạm vi nghiên cứu

Luận án tập trung vào ba nội dung chính: nghiên cứu hàm Wigner của trạng thái, khảo sát các sơ đồ thực nghiệm để tạo trạng thái, và phân tích các tính chất phi cổ điển như nén tổng, nén hiệu, và đan rối lượng tử. Nghiên cứu sử dụng các phương pháp lý thuyết và tính số để đưa ra các kết luận chi tiết.

II. Tính chất phi cổ điển trong vật lý lượng tử

Tính chất phi cổ điển là một trong những khía cạnh quan trọng của vật lý lượng tử, đặc biệt trong các trạng thái lượng tử như trạng thái nén và trạng thái kết hợp thêm photon. Luận án khảo sát các hiệu ứng như nén tổng, nén hiệu, và phản kết chùm bậc cao, nhằm chứng minh sự ảnh hưởng của toán tử sinh photon lên các tính chất này.

2.1. Hiệu ứng nén tổng và nén hiệu

Nghiên cứu chỉ ra rằng toán tử sinh photon làm tăng cường hiệu ứng nén tổng và nén hiệu trong trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode. Các kết quả tính số cho thấy sự phụ thuộc của các hệ số nén vào các tham số như góc pha và tham số dịch chuyển, từ đó đưa ra các nhận xét về tính chất phi cổ điển của trạng thái.

2.2. Phản kết chùm bậc cao

Luận án cũng khảo sát hiệu ứng phản kết chùm bậc cao, một hiệu ứng phi cổ điển quan trọng trong quang lượng tử. Kết quả cho thấy toán tử sinh photon làm tăng cường hiệu ứng này, đặc biệt khi số photon thêm vào tăng lên. Điều này mở ra khả năng ứng dụng trong các hệ thống thông tin lượng tử yêu cầu độ chính xác cao.

III. Đan rối lượng tử và viễn tải lượng tử

Đan rối lượng tử và viễn tải lượng tử là hai hiện tượng cốt lõi trong thông tin lượng tử. Luận án tập trung vào việc nghiên cứu độ rối của trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode và ứng dụng của nó trong quá trình viễn tải lượng tử.

3.1. Độ rối lượng tử

Nghiên cứu chỉ ra rằng toán tử sinh photon làm tăng cường độ rối của trạng thái, đặc biệt khi số photon thêm vào tăng lên. Điều này được chứng minh thông qua các biểu thức giải tích và kết quả tính số, từ đó đưa ra các nhận xét về khả năng ứng dụng của trạng thái trong các hệ thống thông tin lượng tử.

3.2. Viễn tải lượng tử

Luận án cũng khảo sát độ tin cậy trung bình của quá trình viễn tải lượng tử khi sử dụng trạng thái nén dịch chuyển thêm photon hai mode làm nguồn rối. Kết quả cho thấy trạng thái này cải thiện đáng kể độ tin cậy của quá trình viễn tải, mở ra tiềm năng ứng dụng trong thực tế.

IV. Ứng dụng và kết luận

Luận án không chỉ mang lại những hiểu biết sâu sắc về các tính chất phi cổ điển, đan rối lượng tử, và viễn tải lượng tử, mà còn đề xuất các phương pháp thực nghiệm để tạo ra các trạng thái lượng tử mới. Những kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các công nghệ thông tin lượng tử hiện đại.

4.1. Ứng dụng trong thông tin lượng tử

Các trạng thái lượng tử được nghiên cứu trong luận án có tiềm năng ứng dụng cao trong các hệ thống thông tin lượng tử, đặc biệt là trong việc cải thiện độ chính xác và tính bảo mật của quá trình truyền tin. Điều này mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực quang lượng tử và thông tin lượng tử.

4.2. Kết luận và hướng phát triển

Luận án kết luận rằng toán tử sinh photon đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường các tính chất phi cổ điển và độ rối của trạng thái lượng tử. Hướng phát triển tiếp theo là nghiên cứu thực nghiệm để hiện thực hóa các kết quả lý thuyết, từ đó ứng dụng vào các hệ thống thông tin lượng tử thực tế.