基于腔量子電動力學技術的糾纏態(tài)制備.pdf

1、眾所周知，量子糾纏在量子信息學中處于核心地位，它是量子通信以及各種量子計算任務的重要資源。糾纏態(tài)的制備與操控得到了很多的關注，這不僅促進了相關實驗技術的發(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(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)絡提供了堅實的技術基礎。國內外科學家提出了很多應用腔QED技術實現(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)生的消相干效應嚴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。
　　本研究主要內容包括：⑴基于量子Zeno動力學，提出兩個方案來制備束縛在腔中的三個原子間的三比特無消相干糾纏態(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構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)輻射效應對方案的影響進行了詳細地討論，雖然原子自發(fā)輻射效應仍對方案有負面影響，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腔機制且反饋操作簡單，這使

4、得方案在當前技術條件下更容易實現(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)總是能獲得目標態(tài)。但是，原子自發(fā)輻射效應仍對方案有負面影響。最后我們要指