基于腔量子電動力學(xué)技術(shù)的糾纏態(tài)制備.pdf

1、眾所周知，量子糾纏在量子信息學(xué)中處于核心地位，它是量子通信以及各種量子計算任務(wù)的重要資源。糾纏態(tài)的制備與操控得到了很多的關(guān)注，這不僅促進了相關(guān)實驗技術(shù)的發(fā)展，也使糾纏態(tài)在多種物理系統(tǒng)中得以實現(xiàn)。腔量子電動力學(xué)(QED)是實現(xiàn)量子通訊和量子計算最為理想的物理系統(tǒng)之一，它將光子與原子有機地結(jié)合起來，為物理上實現(xiàn)量子信息處理和建立光量子網(wǎng)絡(luò)提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。國內(nèi)外科學(xué)家提出了很多應(yīng)用腔QED技術(shù)實現(xiàn)糾纏態(tài)制備的方案，但是量子系統(tǒng)與周邊環(huán)境

2、相互作用所產(chǎn)生的消相干效應(yīng)嚴(yán)重地制約了它們的物理實現(xiàn)。因此，在有效地抑制腔中消相干效應(yīng)的前提下，在腔中實現(xiàn)糾纏態(tài)的制備是十分有意義的。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于量子Zeno動力學(xué)，提出兩個方案來制備束縛在腔中的三個原子間的三比特?zé)o消相干糾纏態(tài)。相比于現(xiàn)有的方案，我們的方案操作更簡便，因為在整個制備過程中無需輔助比特，也不要進行量子測量或者后選擇探測。我們研究了多種耗散過程，如自發(fā)輻射和光子泄漏，對糾纏態(tài)保真度的影響。量子Ze

3、no動力學(xué)和絕熱通道確保了方案對由腔衰減和自發(fā)輻射引發(fā)的消相干的魯棒性。⑵基于量子躍遷反饋，提出了一個利用四個具有拉曼能級結(jié)構(gòu)的原子與一個單模真空腔相互作用，實現(xiàn)穩(wěn)定的四原子無消相干態(tài)制備的方案。這個方案需要一個探測器來監(jiān)控腔模中光子的泄漏。對探測器的失效及原子自發(fā)輻射效應(yīng)對方案的影響進行了詳細(xì)地討論，雖然原子自發(fā)輻射效應(yīng)仍對方案有負(fù)面影響，但是我們通過改進反饋操作可以減少它的影響。此外這個方案更容易滿足低品質(zhì)腔機制且反饋操作簡單，這使

4、得方案在當(dāng)前技術(shù)條件下更容易實現(xiàn)。⑶基于量子躍遷反饋，提出制備束縛在強耗散的單模(雙模)腔中雙原子間穩(wěn)定的三維(四維)糾纏態(tài)的理論方案。與以前的動力學(xué)制備方案不同，在方案中腔的衰減不再是不可取的，它在方案中起了重要作用。在基于量子躍遷反饋的幫助下，任何初態(tài)都可用于制備穩(wěn)定的三維和四維糾纏態(tài)。此外不考慮自發(fā)輻射時，方案對實驗參數(shù)較小的漲落、探測器的失效不敏感，因為系統(tǒng)總是能獲得目標(biāo)態(tài)。但是，原子自發(fā)輻射效應(yīng)仍對方案有負(fù)面影響。最后我們要指