شماره ركورد
25022
شماره راهنما
PHY2 811
عنوان
ديناميك واهمدوسي همبستگيهاي كوانتومي در سامانههاي برهمكنشي متشكل از اتم متحرك و ميدان درون كاواك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
فيزيك - اپتيك و ليزر
دانشكده
فيزيك
تاريخ دفاع
1404/06/31
صفحه شمار
264 ص.
استاد راهنما
محمدحسين نادري
استاد مشاور
مالك باقري هاروني , علي مهدي فر
كليدواژه فارسي
واهمدوسي كوانتومي , همبستگي كوانتومي , اثرهاي مكانيكي نور بر اتم , پسكنش كوانتومي
چكيده فارسي
برهمنهي همدوس كوانتومي و نمونهي بسذرهاي آن، يعني درهمتنيدگي، دو جنبهي بنيادي مكانيك كوانتومي به شمار ميروند كه رفتار سامانههاي فيزيكي را به صورت كوانتومي توصيف ميكنند. درهمتنيدگي كوانتومي، به دليل برخورداري از ويژگيهاي جالب توجه، نقش منحصر به فردي را در فرايندهاي پردازش اطلاعات كوانتومي ايفا ميكند. با اين حال، فروافت برگشتناپذير همدوسي كوانتومي، يا پديدهي واهمدوسي، كه به سبب جفتشدگي اجتناب ناپذير سامانههاي فيزيكي با محيط اطراف روي ميدهد، چالش عمدهاي در مسير تحقق پروتكلهاي پردازش اطلاعات كوانتومي محسوب ميشود. از اين رو، دستيابي به درك عميقي از ساز و كار واهمدوسي كوانتومي نه تنها به فهم برخي مباحث بنيادي همانند حد كلاسيكِ مكانيك كوانتومي و نظريهي اندازهگيري كمك خواهد كرد، بلكه به دليل وابستگي اساسيِ فرايندهاي پردازش اطلاعات كوانتومي و نيز حوزههاي گوناگون فناوري كوانتومي به توليد، پايدارسازي، و دستكاري حالتهاي برهمنهيدهي همدوس كوانتومي از اهميت ويژهاي برخوردار است. در اين پاياننامه به بررسي اثر واهمدوسي حاصل از برهمكنش سامانه با محيط ميپردازيم. در اين بررسي، سامانههاي فيزيكي به عنوان زيرسامانهي اصلي و محيط اطراف با تعداد بينهايت درجه آزادي به عنوان زيرسامانه نامربوط الگو سازي ميشود. با اين حال ميتوان اين الگو سازي را به محيطهايي كه شامل تعداد متناهي درجه آزادي هستند تعميم داد. در اين پاياننامه، در گام نخست به تعريف مفاهيم پايه براي پيش برد اهداف ميپردازيم. سپس صورتبندي اساسي واهمدوسي را بدست ميآوريم و ضمن شكل ظاهري آن، به ارتباط آن با اندازهگيري غير مستقيم خواهيم پرداخت و همچنين از معادلهي اصلي ماركوفي نيز استفاده ميكنيم تا به درك اساسي از واهمدوسي دست يابيم. در گام بعد نيز اثر حالت كوانتومي، ويژگيهاي فازي ميدان تابشي درون ِكاواك، و پسكنش فوتونهاي گسيل خودبهخود بر واهمدوسي فضايي بستهي موجِ حركت مركز جرم تك اتم را مورد بررسي قرار خواهيم داد. سپس به بررسي جنبههاي گوناگون اثرهاي واهمدوسي حاصل از حركت تك اتم (واهمدوسي حاصل از درجهي آزادي خارجي اتم) بر ديناميك سامانهي برهمكنشي تك اتم و ميدان درون كاواك، به ويژه ديناميك واهمدوسي همبستگي كوانتومي درجهي آزادي داخلي تك اتم با ميدان ميپردازيم و همچنين جنبههاي بنيادي اطلاعات كدام مسير و پاككن كوانتومي را نيز مطالعه خواهيم كرد. در گام آخر به تحليل اثر حركت اتم بر ديناميك درهمتنيدگي ميان درجات آزادي داخلي دو اتم متحرك ميپردازيم. همچنين ديناميك واهمدوسي فضايي در سامانههاي متشكل از دو اتم متحرك و تحليل اثر پسكنش حاصل از گسيل خودبهخود بر جايگزيدگي مكان نسبي دو اتم را بررسي خواهيم كرد.
كليدواژه لاتين
Quantum decoherence , Quantum correlation , Mechanical effects of light on atom , Quantum back-action
عنوان لاتين
The dynamics of decoherence of quantum correlations in the interacting systems composed of moving atom and cavity field
گروه آموزشي
فيزيك
چكيده لاتين
Quantum coherent superposition and its many-particle example, entanglement, are two fundamental aspects of quantum mechanics that describe the behavior of physical systems quantum mechanically. Quantum entanglement, due to its remarkable properties, plays a unique role in quantum information processing protocols. However, the irreversible decay of quantum coherence, known as decoherence, which arises inevitably from the coupling of physical systems with their surrounding environment, poses a major challenge to the realization of quantum information processing protocols. Therefore, achieving a deep understanding of the mechanism of quantum decoherence not only aids in comprehending fundamental issues such as the classical limit of quantum mechanics and measurement theory, but also holds special importance because quantum information processing and various quantum technologies fundamentally depend on the generation, stabilization, and manipulation of quantum coherent superposition states.
In this thesis, we investigate the effect of decoherence arising from the interaction between a system and its environment. In this study, physical systems are modeled as the main subsystem, while the surrounding environment, with infinitely many degrees of freedom, is treated as an irrelevant subsystem. However, this modeling can be generalized to environments with a finite number of degrees of freedom. Initially, fundamental concepts are defined to advance the objectives. Next, the basic form of decoherence is derived, and alongside its formal expression, its connection to indirect measurement is discussed. The Markovian master equation is also employed to gain a fundamental understanding of decoherence. Subsequently, the effects of quantum states, phase properties of the intracavity radiation field, and the back-action of spontaneously emitted photons on the spatial decoherence of the center-of-mass motion of a single atom in a closed wave space are examined. Then, various aspects of decoherence effects resulting from the motion of a single atom (decoherence due to the atomʹs external degrees of freedom) on the dynamics of the single-atom-cavity field interaction system are studied, with a particular focus on the decoherence dynamics of quantum correlations between the internal degree of freedom of the single atom and the field. Fundamental aspects of which-path information and quantum erasure are also explored in this part. Finally, the effect of atomic motion on the entanglement dynamics between the internal degrees of freedom of two moving atoms is analyzed, along with the study of spatial decoherence dynamics in systems composed of two moving atoms and the impact of back-action from spontaneous emission on the relative position entanglement of the two atoms.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
146161
نويسنده