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 - Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán

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 và Vật lý toán

Mã số: 62 44 01 03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

Người hướng dẫn khoa học:

1. TS. Võ Tình

2. PGS. TS. Trương Minh Đức

HUẾ - NĂM 2017

ii

LỜI CẢM ƠN

Tôi gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Võ Tình và thầy Trương

Minh Đức đã tận tâm giảng dạy, hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều

kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Xin gởi lời cảm

ơn đến thầy Nguyễn Bá Ân, mặc dù không phải là người hướng dẫn

nghiên cứu đề tài của luận án nhưng thầy luôn sẵn sàng giải thích thấu

đáo các câu hỏi về những vấn đề liên quan đến chuyên ngành mà tôi

đang nghiên cứu. Cảm ơn thầy Lê Đình và thầy Đinh Như Thảo ở khoa

Vật lý trường Đại học Sư phạm Huế đã giảng dạy tận tình và giúp đỡ

tôi rất nhiều.

Trân trọng cảm ơn Khoa Vật lý - Trường Đại học Sư phạm - Đại

học Huế cùng tất cả các thầy, cô trong khoa đã giúp đỡ, tạo điều kiện

thuận lợi cho tôi trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Cảm ơn Phòng Sau đại học - Trường Đại học Sư phạm - Đại học

Huế và cô Trần Thị Đông Hà đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi các thủ tục giấy tờ

và các phương tiện học tập.

Xin gởi lời cảm ơn đến các thầy, cô, các đồng nghiệp Khoa Giáo dục

đại cương - Trường Cao đẳng Công nghiệp Tuy Hòa - Bộ Công Thương

đã tạo điều kiện cho tôi được học tập, nghiên cứu và công tác.

Cảm ơn bạn Trần Quang Đạt đã rất nhiệt tình cùng tôi nghiên cứu

và giải nhiều bài tập lớn trong quá trình cộng tác viết các bài báo khoa

học. Cảm ơn vợ tôi: Nguyễn Thị Hoàng Vương, hai con: Đặng Ngọc

Trinh và Đặng Hoàng Tiên cùng gia đình đã chăm lo, giúp đỡ và chịu

khó khăn mọi bề để tôi tập trung nghiên cứu.

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các

kết quả, số liệu, đồ thị được nêu trong luận án là trung thực và chưa

từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào 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 1

Chương 1: Cơ sở lý thuyết 9

1.1. Trạng thái kết hợp và các trạng thái phi cổ điển . . . . . . 9

1.1.1. Trạng thái kết hợp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

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 và lẻ . . 18

1.1.5. Trạng thái con mèo kết cặp điện tích . . . . . . . . . 19

1.2. Một số tính chất phi cổ điển bậc cao của các 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 và mô hình

tạo trạng thái hai mode kết hợp điện tích chẵn và 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 và 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. Mô hình tạo trạng thái hai mode kết hợp điện tích chẵn và lẻ 55

Chương 3: Trạng thái con mèo kết cặp phi tuyến điện tích

và các tính chất phi cổ điển 66

3.1. Trạng thái con mèo kết cặp phi tuyến điện tích . . . . . . 67

3.2. Các tính chất phi cổ điển của trạng thái con 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

con mèo kết cặp điện tích và phi tuyến điện tích 78

4.1. Định lượng độ rối . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

4.2. Viễn tải lượng tử sử dụng nguồn rối trạng thái con mèo kết

cặp điện tích và phi tuyến điện tích . . . . . . . . . . . . . 85

4.2.1. Viễn tải lượng tử theo cách đo hiệu tọa độ và tổng

xung lượng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

4.2.2. Viễn tải lượng tử theo cách đo tổng số hạt và hiệu pha 92

KẾT LUẬN 100

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC

GIẢ ĐÃ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104