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量子信息與冷原子系綜內糾纏製備

  • 作者：孫鵬飛|責編:金夢菲菲
  • 出版社：中國科大
  • ISBN：9787312065378
  • 出版日期：2026/05/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：183
人民幣：RMB 88 元      售價：元
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內容大鋼
    在量子科技蓬勃發展的當下，冷原子實驗平台是實現量子信息前沿技術的關鍵支撐。本書系統構建量子信息與冷原子系綜技術體系，聚焦冷原子實驗平台的搭建與應用；梳理量子計算、通信與模擬的理論演進及應用潛力，搭建起技術認知框架；闡釋量子位、量子門等基礎概念與經典演算法協議，築牢理論根基。本書從激光器鎖頻、激光冷卻與陷俘等技術入手，解析冷原子實驗系統的底層原理，為冷原子實驗平台搭建提供核心技術指引。圍繞量子存儲的壽命與效率問題，闡明冷原子系綜的退相干機制及長壽命存儲、高效讀取策略，助力實現原子系綜內的高效糾纏製備，凸顯該平台在量子中繼中的重要價值。以里德伯原子為核心，剖析其特性、阻塞效應及其在受控量子門中的應用，展示基於該機制在冷原子系綜內取得的多項重要實驗成果，拓展平台技術邊界。
    本書立足基礎，融合理論與實踐，可供高等院校相關專業本科生、研究生以及量子相關領域的研究者參考使用。
作者介紹
孫鵬飛|責編:金夢菲菲
目錄
前言
第1章  量子信息技術的發展
  1.1  量子通信的發展脈絡
    1.1.1  早期理論奠基
    1.1.2  實驗驗證與初步突破
    1.1.3  技術成熟與實用化探索
    1.1.4  量子信息網路的興起
    1.1.5  量子通信的關鍵技術
    1.1.6  量子通信的科學意義與未來展望
  1.2  量子計算的發展脈絡
    1.2.1  理論奠基與初步探索
    1.2.2  實驗驗證與技術路線探索
    1.2.3  技術突破與競爭加速
    1.2.4  量子糾錯與容錯計算的興起
    1.2.5  量子計算的關鍵技術與未來方向
  1.3  量子測量的發展脈絡
    1.3.1  早期理論與初步應用
    1.3.2  技術突破與多樣化發展
    1.3.3  商用化與智能化探索
    1.3.4  量子測量的關鍵技術與未來方向
第2章  量子通信與量子計算基礎
  2.1  量子比特和量子邏輯門
    2.1.1  量子比特
    2.1.2  量子邏輯門
  2.2  量子信息基本理論
    2.2.1  量子信息與經典信息
    2.2.2  量子測量
    2.2.3  量子不可克隆定理
    2.2.4  量子隱變數理論與EPR佯謬
    2.2.5  貝爾不等式
    2.2.6  量子稠密編碼
    2.2.7  量子隱形傳態
  2.3  經典量子通信協議
    2.3.1  BB84協議
    2.3.2  E91協議
  2.4  經典量子計算演算法
    2.4.1  Deutsch-Jozsa演算法
    2.4.2  Shor分解演算法
    2.4.3  Grover搜索演算法
第3章  冷原子實驗基礎
  3.1  原子冷卻技術
    3.1.1  多普勒冷卻與磁光阱
    3.1.2  亞多普勒冷卻
    3.1.3  暗磁光阱
    3.1.4  光偶極阱
  3.2  激光系統真空系統搭建
    3.2.1  真空估計及真空組件的選取
    3.2.2  實驗激光系統搭建
  3.3  冷原子系統探測
    3.3.1  高斯光束基礎理論

    3.3.2  吸收成像與解析度極限
    3.3.3  飛行時間法測量原子溫度
第4章  基於冷原子系統的量子存儲與糾纏製備
  4.1  量子中繼與量子存儲
  4.2  冷原子系統內退相干機制與腔增強技術
    4.2.1  退相干機制
    4.2.2  差分光頻移
    4.2.3  腔增強技術
  4.3  原子系統內糾纏產生及糾纏交換
    4.3.1  基於概率性光子源干涉的糾纏製備及糾纏交換
    4.3.2  長壽命與高效率存儲探索
第5章  基於里德伯原子的量子信息
  5.1  里德伯原子基本性質
    5.1.1  原子能級
    5.1.2  里德伯原子波函數
    5.1.3  里德伯原子偶極矩陣元
    5.1.4  里德伯原子壽命
  5.2  里德伯原子間相互作用
    5.2.1  里德伯偶極相互作用及里德伯阻塞效應
    5.2.2  雙光子躍遷實現里德伯態激發
    5.2.3  中間態至里德伯態躍遷強度
  5.3  基於里德伯阻塞效應量子門
    5.3.1  基於里德伯阻塞效應量子門的發展
    5.3.2  基於里德伯阻塞效應的C-Z門與CNOT門
第6章  里德伯阻塞機制在冷原子系統內的應用
  6.1  利用里德伯阻塞機制進行單激發態製備
    6.1.1  小束腰實驗裝置
    6.1.2  分兩步讀出與相干性驗證
  6.2  確定性光與原子糾纏製備
    6.2.1  早期實驗方案
    6.2.2  單光子和單個原子系統之間的半確定性糾纏
    6.2.3  單原子系統內確定性光子與原子糾纏
  6.3  基於里德伯阻塞效應製備多光子GHZ態糾纏
  6.4  基於里德伯確定性激發態製備的系統間連接
    6.4.1  基於單光子干涉實現里德伯系統間糾纏連接方案
    6.4.2  基於雙光子干涉實現里德伯系統間糾纏連接方案
    6.4.3  獨立里德伯系統間單光子糾纏連接方案的部分實驗實現
  6.5  利用里德伯單光子源實現測量設備無關的量子存儲器檢驗
    6.5.1  電磁感生透明
    6.5.2  利用里德伯單光子源實現設備無關存儲器檢驗實驗
第7章  冷原子調控與前沿應用
  7.1  原子鐘
    7.1.1  原子鐘的原理
    7.1.2  原子鐘的發展
    7.1.3  原子鐘的類型
    7.1.4  原子鐘的應用及重要性
  7.2  原子干涉儀
參考文獻

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