量子盘量子比特中电子的概率密度分布的电磁场依赖性

基于Lee-Low-Pines幺正变换,采用Pekar型变分法研究了计及厚度下量子点中强耦合极化子的基态和第一激发态能量本征值和本征函数,在此基础上,以极化子的二能级结构为载体构造了量子点量子比特。数值结果表明:量子比特的概率密度Ψ(ρ,z,t)2分别随磁场的回旋频率ωc、电声子耦合强度α以及量子盘厚度L的增加而减小;概率密度Ψ(ρ,z,t)2随量子盘有效半径R0的增加而增大并呈现近似"Γ型"曲线;概率密度Ψ(ρ,z,t)2随电子横向坐标ρ的变化呈现"正态分布",其形状受到量子盘有效半径R0或厚度L的影响显著;Ψ(ρ,z,t)2随纵向坐标z、时间t和角坐标φ作周期性振荡变化。     

柱型量子点中弱耦合磁极化子的激发态性质

应用线性组合算符和幺正变换研究了在量子阱和抛物势作用下的柱型量子点中弱耦合磁极化子的性质.对AgBr量子点的数值计算表明:量子点中磁极化子的基态能量、激发态能量以及激发能均随特征频率、回旋共振频率的提高而增大;随柱高的减小而增加,且柱高愈小,增加速度愈快;激发态能量随温度的升高而增加.这些结论说明,由于量子点的受限和磁场的增大以及温度的升高使量子点的极化加强.     

柱形量子点中强耦合极化子的性质

通过精确求解柱形量子点的能量本征方程,得到极化子的基态本征能量以及本征波函数,进而研究了柱形量子点中极化子的性质.数值计算表明:柱形量子点中极化子的声子平均数随着电子-LO声子耦合强度的增大而增大,并且随着柱形量子点半径(或柱高)的增大而减小。     

磁场对抛物量子点中极化子内部激发态的影响

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了外场对抛物量子点中极化子的激发态性质的影响,导出了强、弱耦合情况下极化子的第一内部激发态能量E1、激发能量ΔE、共振频率ω与量子点的有效受限长度l0、电子-声子耦合强度α以及外场B的关系。数值计算结果表明,不论强、弱耦合,磁场中量子点内极化子的λ、E1、ΔE和ω都随l0的减小而增大,而且都随回旋频率ωc(磁场B)的增大而增加。另外,在弱耦合情形下,λ、ΔE和ω均与α无关,而E1随α的增大而减小。相反,在强耦合情形下,λ、E、ΔE和ω均随α的增大而增加。     

柱型量子点中弱耦合磁极化子的激发态性质

应用线性组合算符和幺正变换研究了在量子阱和抛物势作用下的柱型量子点中弱耦合磁极化子的性质. 对AgBr量子点的数值计算表明：量子点中磁极化子的基态能量、激发态能量以及激发能均随特征频率、回旋共振频率的提高而增大；随柱高的减小而增加，且柱高愈小，增加速度愈快；激发态能量随温度的升高而增加. 这些结论说明，由于量子点的受限和磁场的增大以及温度的升高使量子点的极化加强.     

非对称量子点中强耦合束缚极化子的性质

采用线性组合算符和幺正变换方法研究库仑场对非对称量子点中强耦合极化子性质的影响。导出了非对称量子点中强耦合束缚极化子的振动频率、基态能量和基态结合能随量子点的横向和纵向有效受限长度,库仑束缚势和电子-声子耦合强度的变化关系。数值计算结果表明:非对称量子点中强耦合束缚极化子的振动频率、基态能量和基态结合能随量子点的横向和纵向有效受限长度的减小而迅速增大,表现出新奇的量子点的量子尺寸效应。基态能量随库仑束缚势和电子-声子耦合强度的增加而减小,振动频率和基态结合能随电子-声子耦合强度和库仑束缚势的增加而增大。     

声子之间相互作用和库仑势对量子点中束缚极化子性质的影响

研究了库仑场中抛物量子点中束缚极化子的性质，采用线性组合算符和微扰法,导出了量子点中束缚极化子的基态能量，在计及电子在反冲效应中发射和吸收不同波矢的声子之间的相互作用下,研究了其对量子点中束缚极化子的基态能量的影响。数值计算表明：当考虑声子之间的相互作用时,量子点中束缚极化子的基态能量随量子点的有效受限长度的减小而迅速增大，当l0〉1.0时,必须考虑声子之间的相互作用对基态能量的影响。     

声子之间相互作用和库仑势对量子点中束缚极化子性质的影响

研究了库仑场中抛物量子点中束缚极化子的性质.采用线性组合算符和微扰法,导出了量子点中束缚极化子的基态能量.在计及电子在反冲效应中发射和吸收不同波矢的声子之间的相互作用下,研究了其对量子点中束缚极化子的基态能量的影响.数值计算表明:当考虑声子之间的相互作用时,量子点中束缚极化子的基态能量随量子点的有效受限长度的减小而迅速增大.当l0＞1.0时,必须考虑声子之间的相互作用对基态能量的影响.     

极化子速率对量子点中磁极化子性质的影响

采用改进的线性组合算符及么正变换的方法研究了极化子速率对量子点中强耦合磁极化子的性质的影响。在考虑Rashba自旋轨道耦合相互作用影响下,导出了量子点中强耦合磁极化子的振动频率、基态能量、有效质量和相互作用能随极化子速率的变化关系。对RbCl晶体进行数值计算,结果表明：量子点中强耦合磁极化子的振动频率、基态能量、有效质量随极化子速率的增加而增大,相互作用能随极化子速率的增加而减少。     

抛物量子点中弱耦合极化子声子色散效应

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,研究了声子色散对抛物量子点中弱耦合极化子性质的影响．计及体纵光学（LO）声子抛物色散,导出了量子点中极化子的基态能量和自陷能随量子点有效受限长度、电子-纵光学声子耦合常数和声子色散系数的变化关系．数值计算结果表明基态能量随声子色散系数的增大而减小,而自陷能随声子色散系数的增大而增大．     

量子通信与量子计算

量子信息学是物理学目前研究的热门领域，它主要包括量子通信和量子计算，文章简要介绍了量子通信和量子计算的理论框架，包括量子纠缠、量子不可克隆定理、量子密钥分配、量子隐形传态、量子并行计算、Shor以及Grover的量子算法，并介绍该领域的研究进展。     

一个改进的量子隐形传态回路

量子隐形传态是一种典型的量子通信方式,它用经典辅助的方法来传送量子态,并引入了量子纠缠的特性.实现隐形传态的量子回路形式有很多,为了更有效地传递量子态,本文在Brassard回路的基础上提出一个改进的量子回路,它具有更简洁的结构,并能实现量子隐形传态.     

量子神经动力学分析

量子计算与神经计算的结合是当前人工神经网络理论发展的一个前沿课题,由此而产生的量子神经计算范式具有很高的理论价值,我们在量子理论基本原理的基础上讨论了把量子理论引入神经计算领域的可能性和可行性,并详细分析量子神经的动力学行为,为以后建立量子神经网络和研究量子神经网络的学习算法打下了坚实的理论基础.最后简单讨论了一些与量子神经计算有关的其它问题.     

量子密码学的应用研究

文中首先对量子密码学作了简单的介绍,给出了量子密钥所涉及的几个主要量子效应,接着较为详细地阐述了国内外量子密码学发展的历史,给出了量子密码学研究的几个课题：量子密钥分配、量子签名、量子身份认证、量子加密算法、量子秘密共享等,并分别加以简单的说明并详细地分析了阻碍量子密码实用化的几个因素。最后对量子密码学的发展做了展望。     

Tavis-Cummings模型中运动原子的量子关联动力学

通过数值计算的方法,研究了T-C模型中两运动原子与粒子场相互作用时两原子的量子关联。讨论了两原子的初始量子纠缠和腔场的光子数及原子的运动对两原子量子纠缠和量子失谐的影响。结果表明：初始量子纠缠不同,两原子的量子纠缠和量子失谐的演化不同;光子数的增加,两原子的量子纠缠出现猝死和恢复现象,而量子失谐保持非零,同时量子纠缠和量子失谐变化的更快;考虑原子的运动时,量子纠缠和量子失谐周期性演化,场模结构参数的增大,量子纠缠和量子失谐的演化周期变小。通过演化曲线发现,量子纠缠和量子失谐的演化具有相似性。     

量子骰子

量子博弈是量子信息的一个重要分支.以Meyer所研究的单硬币博弈游戏为基础,主要讨论了具有六个态的骰子游戏.对于经典的二人骰子游戏而言,游戏者双方P和Q获胜的几率相同,都是1/2.而在量子骰子游戏中,用骰子的态密度矩阵来表示该态,若其中一个游戏者Q用量子策略来代替经典游戏中随机的翻转过程,而另一个游戏者P仍然采用经典策略,则Q完全可以控制游戏的胜负.从而对于量子骰子游戏而言,可以得出:量子策略比经典策略更具优越性.     

单光子波包与腔-量子点相互作用的动力学研究

对单光子波包与腔-量子点模型相互作用的动力学过程进行了数学推导,并通过数值模拟实现了静态量子比特与飞行光子比特之间的相互转换。结果表明：由腔-量子点系统输出到光纤的光子是一个平滑的波包;通过改变激光脉冲作用时间等系统参数,可实现量子点中的原子和光子的纠缠,在此基础上,即可实现不同量子点中原子的纠缠。研究结果对解决利用腔-量子点系统来构造量子计算机的接口、制备纠缠态以及实现受控量子门等热点问题具有积极意义。     

多用户网络环境下量子密码术

在传统的点到点之间进行量子密钥分发协议的基础上,利用量子存储技术和EPR粒子纠缠态互换的方法,提出了在多用户、多控制中心、远距离的网络环境下进行量子密钥传送的方案。与传统的点与点之间的量子密钥传送协议类似,其安全性也是建立在量子力学原理上,任何窃听者的存在必将使生成密钥的误码率上升而被合法通信用户发现。     

量子纠缠联想记忆

提出一种基于量子纠缠的联想记忆神经网络(QuEAM).对比传统的联想记忆网络,QuEAM的存储容量得到了指数级的增大.学习算法是根据纠缠量度的性质,采用Grover量子迭代算法的基本原理局域放大量子位(qubit)的概率振幅,相当于传统计算机的按位操作,讨论了这个学习算法下的量子基本原理.最后给出具体的例子说明了算法的有效性.     

量子全加器构造的探讨

本文探讨了由Toffoli门和受控非门等量子逻辑门构成低位输入、低位输出的量子全加器的电路，并分析了该种量子全加器的变换操作。通过比较推导出有多位输入、多位输出量子全加器的电路组合规律．