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本论文首先介绍了量子信息理论中量子不可克隆定理。量子不可克隆定理是根据量子力学的基本限定—希尔伯特空间的线性—而得出的。它指出:对于任意一个未知的量子态,即便是最简单的单量子比特叠加纯拷贝,想得到一个完美的拷贝子都是不可能的。同时,简单地描述了一些量子克隆变换。然后,介绍了腔量子电动力学(QED)技术,原子与腔场在大失谐相互作用下的哈密顿量及系统的演化方程。最后,我们给出了两个基于腔QED技术在原子与腔场在大失谐相互作用下1→2的最优实数态量子克隆的实现方案并对该方案的可行性进行了讨论;同时,我们也给出了一个基于腔QED技术的1→3的最优经济型相位协变量子克隆实现方案。 本论文包含以下一些研究成果: 1)我们提出了两个基于腔QED技术的1→2最优实数态量子克隆的实现方案。在方案一中,我们同时将三个原子进入腔QED进行操作。而在方案二中,我们只同时对两个原子进行操作。对于量子数为50和51的里德堡原子,其辐射时间为Tr≈3×10-2秒,腔场的衰减时间为Tc≈1×10-3秒,原子与腔场的耦合强度g=2π×24kHz。在这个三原子体系中,其衰减时间为Tr’=Tr/3≈10-2秒。在δ=10g的条件下,方案需要的原子与腔场的作用时间大约在10-4秒量级,这远远小于原子的辐射时间、腔场的衰减时间以及三原子体系的衰减时间。因此,这个方案在当前的腔QED技术下是可以实现的。 2)我们也提出了基于腔QED技术的1→3最优经济型相位协变量子克隆实现方案。在这个方案中,我们对系统作如下假设:a)腔场的磁场方向与超导量子干涉器(SQUID)环的面垂直;b)任何两个SQUID环之间的距离远远大于SQUID环本身的线性尺寸,也就是说任何两个SQUID环之间的相互作用都可以忽略;c)每个SQUID环与腔场之间的相互作用相同;d)每个SQUID环都被相同频率的微波脉冲驱动。这表明每个SQUID环与单模腔场之间的相互作用相同。在我们的方案中,所需腔场的品质因子远远大于104秒。因此,这个方案在当前的腔QED技术下是可以实现的。