量子力學新進展（第五輯）

《量子力學新進展（第五輯）》是2011年11月16日清華大學出版社出版的圖書，作者是龍桂魯。

基本介紹

• 書名：量子力學新進展（第五輯）
• 作者：龍桂魯、鄧富國、曾謹言
• 出版社： 清華大學出版社
• 出版時間：2011年11月16日
• 定價：58 元
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787302254331
• 印次：1-1

圖書簡介

本書由10個專題組成，從多個角度對量子力學近年來的發展進行了評述，內容涉及量子信息啟發的量子統計和熱力學若干問題研究，基於自旋Heisenberg相互作用的量子信息處理，混態幾何相位，單光子態的產生、測量及套用，雙光子干涉的量子本性，廣義量子干涉原理及對偶量子計算機，量子糾纏判據、糾纏度量及隱形傳態保真度的計算，糾纏純化與濃縮，量子克隆，聯合噪聲下的量子通信等方面。作者是國內活躍於量子力學各研究領域的專家和學者。本書適合從事量子力學和量子信息學研究的科技人員、大學物理教師、研究生和高年級本科生閱讀參考。

目錄

1量子信息啟發的量子統計和熱力學若干問題研究孫昌璞全海濤董輝1

摘要1

1.1引言2

1.1.1量子熱力學2

1.1.2從熱力學角度看計算的物理極限3

1.1.3量子計算集成中的多體問題與量子相變4

1.2量子熱力學的基本觀念5

1.2.1熱力學第一定律的量子力學描述6

1.2.2熱力學基本過程的量子力學推廣7

1.2.3量子Jarzynski等式9

1.3量子熱機的微觀模型I--平衡態情形12

1.3.1量子卡諾熱機循環13

1.3.2量子奧托熱機循環18

1.4量子熱機的微觀模型II--非平衡態情形22

1.4.1基於理想腔量子電動力學系統的量子熱機（光子熱機）22

1.4.2原子退相位及光場耗散對量子熱機的影響28

1.5麥克斯韋妖、量子熱機及熱力學第二定律30

1.5.1麥克斯韋妖佯謬30

1.5.2有麥克斯韋妖參與的量子熱機循環31

1.6從量子糾纏看量子統計熱力學和量子相變38

1.6.1熱化過程、量子糾纏與“廣義正則原理”38

1.6.2自旋系統的量子相變與量子糾纏45

1.6.3橫場伊辛模型的量子相變與洛克斯密特回波的動力學敏感性48

1.7小結53

附錄橫場伊辛模型的洛克斯密特回波54

參考文獻56

2基於自旋Heisenberg相互作用的量子信息處理張國鋒李樹深61

摘要61

2.1量子信息概述62

2.1.1量子信息學的起源62

2.1.2量子信息的特點63

2.1.3量子信息學的研究內容63

2.2實現量子信息處理的物理方案66

2.3基於自旋Heisenberg相互作用的量子信息處理67

2.3.1利用自旋間的Heisenberg相互作用實現量子熱糾纏67

2.3.2自旋Heisenberg相互作用實現量子邏輯門71

2.3.3自旋Heisenberg相互作用實現隱形傳態和密集編碼73

2.3.4結論77

2.4糾纏的量子熱機77

2.4.1量子階層熱量與功的概念77

2.4.2基於模型(2.8)量子熱機的工作原理78

2.4.3自旋-軌道耦合和體系糾纏對熱學量的影響78

2.4.4結論80

2.5小結81

參考文獻81

目錄量子力學新進展（第五輯）3混態幾何相位衣學喜王林成仝殿民84

摘要84

3.1引言84

3.2純態幾何相位86

3.2.1Berry相位86

3.2.2Aharonov-Anandan相位87

3.2.3純態幾何相位研究的擴展88

3.3混態幾何相位89

3.3.1混態幾何相位的幾種定義89

3.3.2混態幾何相位的實驗顯現97

3.4兩體系統的幾何相位100

3.4.1糾纏兩體系統的幾何相位100

3.4.2耦合兩體系統的幾何相位105

3.4.3量子化場驅動下兩體系統的幾何相位110

3.5開放系統的幾何相位116

3.5.1退相位系統的幾何相位116

3.5.2耗散系統的幾何相位120

3.5.3環境的量子相變與系統的幾何相位122

3.6非對角幾何相位127

3.6.1純態非對角幾何相位127

3.6.2混態非對角幾何相位131

3.7非線性量子系統的Berry相位133

3.8結束語139

參考文獻139

4單光子態的產生、測量及套用張天才李剛張玉馳李園王軍民143

摘要143

4.1引言143

4.2單光子態的定義和性質145

4.3單光子態的重要意義和套用149

4.3.1單光子態在基本量子物理中的套用150

4.3.2單光子態在量子信息科學中的套用151

4.3.3單光子源在量子光學中的特殊意義154

4.4單光子態的測量154

4.4.1振幅測量154

4.4.2光子計數測量157

4.5單光子態的產生途徑161

4.5.1單原子/單離子163

4.5.2單分子166

4.5.3單色心168

4.5.4單量子點170

4.5.5預告式單光子源171

4.5.6腔量子電動力學173

4.6總結與展望177

參考文獻178

5雙光子干涉的量子本性汪凱戈184

5.1引言184

5.2雙光子干涉的基本知識185

5.3雙光子干涉研究的實驗進展186

5.4理論預備知識190

5.5相同偏振雙光子分束器干涉192

5.6任意偏振雙光子分束器干涉197

5.7空間模式雙光子分束器干涉199

5.8結束語200

參考文獻200

6廣義量子干涉原理及對偶量子計算機龍桂魯劉洋202

摘要202

6.1引言203

6.2計算機205

6.3廣義量子干涉原理208

6.4量子分波與量子合波運算，一個比特的對偶計算機212

6.5對偶計算機和對偶並行性215

6.6對偶計算機的實現方案:對偶計算模式217

6.7對偶計算機的數學理論結構219

6.8量子計算機的一般形式的對偶模式和廣義對偶門222

6.9在量子計算機上實現的對偶模式定點搜尋算法225

6.10小結227

參考文獻228

7量子糾纏判據、糾纏度量及隱形傳態保真度的計算李明費少明王志璽230

摘要230

7.1引言230

7.2量子態的可分性判據與標準形231

7.2.1協方差判據和局域測不準關係判據231

7.2.2關聯矩陣判據236

7.2.3量子態的標準形與可分性238

7.2.4量子態的Bloch表示與三體量子態的可分性241

7.3concurrence的上下界245

7.4fullyentangledfraction與糾纏提純246

7.4.1fullyentangledfraction的上界247

7.4.2糾纏提純方案248

7.4.3FEF與concurrence249

7.5小結251

參考文獻252

8糾纏純化與濃縮盛宇波鄧富國李熙涵李濤254

摘要254

8.1引言255

8.2理想條件下的糾纏純化模型256

8.2.1基於控制非門的糾纏純化方案256

8.2.2改進的基於CNOT門的糾纏純化方案259

8.2.3基於Toffoli門的糾纏純化方案261

8.2.4基於CNOT門的多粒子糾纏純化方案262

8.2.5單光子未知態提純方案266

8.3基於線性光學元件的光量子系統糾纏純化模型267

8.3.1基於線性光學元件PBS的糾纏純化方案268

8.3.2基於實用參量下轉換源的糾纏純化方案270

8.3.3單光子糾纏純化方案273

8.4基於非線性光學的可循環調用的糾纏純化模型276

8.4.1基於非線性cross-Kerr介質的QND原理277

8.4.2基於QND的PDC糾纏源純化原理278

8.4.3基於QND的理想糾纏源純化原理281

8.4.4基於精確時間控制和QND的PDC糾纏源純化原理284

8.4.5基於QND的多粒子糾纏純化方案286

8.4.6利用PBS實現多粒子糾纏純化292

8.4.7討論與小結292

8.5確定糾纏純化模型293

8.5.1基於超糾纏態的兩步確定糾纏純化模型293

8.5.2一步確定的糾纏純化模型298

8.6糾纏濃縮方案簡介303

8.6.1基於Schmidt投影的糾纏濃縮方案303

8.6.2基於糾纏swapping的糾纏濃縮方案304

8.6.3基於么正演化的糾纏濃縮方案304

8.6.4基於PBS的未知量子態糾纏濃縮方案306

8.6.5分級糾纏濃縮模型308

8.6.6單光子糾纏濃縮方案313

8.7電子系統的純化與濃縮316

8.7.1基於電荷探測的電子系統糾纏純化方案317

8.7.2單電子未知態的純化方案319

8.7.3電子的高效糾纏濃縮方案322

8.8小結與展望324

參考文獻325

9量子克隆高亭閆鳳利328

摘要328

9.1引言328

9.2分立量子系統的確定性克隆332

9.2.1Buek-Hillery量子克隆機332

9.2.2N→M對稱的通用量子克隆機333

9.2.3非對稱1→1+1通用量子克隆機335

9.2.4依賴輸入態的克隆336

9.2.5量子克隆與態估計338

9.3機率量子克隆及其套用340

9.4小結344

參考文獻344

10聯合噪聲下的量子通信李熙涵鄧富國盛宇波牛慧沖346

摘要346

10.1引言346

10.2基於宇稱檢測的量子避錯通信349

10.2.1基於量子離物傳態的光子避錯傳輸方案349

10.2.2基於宇稱測量的量子態避錯傳輸模型351

10.2.3基於宇稱檢測的避錯量子通信模型353

10.2.4討論356

10.3引入時間自由度的量子避錯傳輸模型356

10.3.1利用光子時間自由度對抗退相位噪聲的量子密鑰分配方案356

10.3.2利用光子時間自由度對抗轉動噪聲的量子密鑰分配方案359

10.3.3基於輔助光子的抗噪聲量子態傳輸方案360

10.3.4基於輔助光子和頻率自由度的抗噪聲量子態傳輸方案363

10.3.5兩光子編碼的避錯量子密鑰分配方案364

10.3.6討論366

10.4任意單光子態的自避錯傳輸366

10.4.1主動調製的單光子態自避錯傳輸模型366

10.4.2被動等待式的單光子態自避錯傳輸模型370

10.4.3改進的被動等待式的單光子態自避錯傳輸模型372

10.5基於退相干無關子空間的容錯量子通信376

10.5.1基於自旋單態的量子密鑰分配模型376

10.5.2基於退相干無關子空間的量子密鑰分配模型378

10.5.3基於退相干無關子空間的容錯量子密集編碼模型384

10.6引入模式自由度的量子通信386

10.7聯合噪聲下的糾纏分發方案388

10.7.1利用空間糾纏實現極化糾纏分發方案389

10.7.2利用頻率糾纏實現極化糾纏分發方案393

10.7.3利用頻率糾纏實現極化糾纏分發方案在量子通信中的套用396

10.8小結398

參考文獻398