基于腔QED的量子糾纏態(tài)的制備.pdf

1、量子信息學是二十世紀八十年代興起的一門整合了量子力學和信息科學的新興學科。作為量子信息學的核心部分,量子糾纏為有效地實現量子通信和量子計算供了重要的物理資源,并且被廣泛地應用于各種量子信息處理過程,比如量子隱形傳態(tài),量子密集編碼,基于糾纏態(tài)的量子密碼,量子糾錯等等。要實現對量子信息的處理,量子硬件必不可少。目前人們提出的能夠進行量子信息處理和量子計算的物理系統(tǒng)中,腔QED技術研究比較早,發(fā)展較快,被認為是最具前景的量子系統(tǒng)硬件之一。

2、r>　　 本文主要研究在腔QED系統(tǒng)中兩類特殊的多粒子糾纏的制備。NOON態(tài)是一種光子數最大糾纏態(tài),可以用來演示多光子deBroglie波長,并可以應用于高精度的量子相位測量,得到量子理論所允許的海森堡極限；Singlet態(tài)是一種多粒子多能級且總自旋為零的糾纏態(tài),它為驗證量子非局域性創(chuàng)造了可行性。本文主要包括以下兩方面的工作:
　　 一、利用了雙光子簡并拉曼Jaynes-Cummings模型,提出了一個制備多粒子糾纏態(tài)-NOO

3、N態(tài)的方案。把一個原子置入雙模腔中,利用該原子能級的精細結構,選取合適的能級與腔模發(fā)生耦合相互作用,在外加電場的輔助作用下,實現原子能級和腔場光子數態(tài)之間的糾纏,最終我們可以確定性地取得所要制備的糾纏態(tài)。操作過程中,在經典場作用下發(fā)生的原子能級間的躍遷,受到躍遷定則的限制,避免了原子與腔場相互作用過程中出現光子的湮滅。
　　 二、以一種人工原子-超導量子比特干涉儀(SQUID)取代腔中原子的地位,提出了一個基于SQUID-腔QE

4、D系統(tǒng)的制備singlet態(tài)的方案。因為SQUID的能級間隔可以通過調節(jié)外場的磁通量或是臨界電流來改變,當SQUID與腔場作用時,可以調節(jié)其他SQUID的能級間隔使其與腔模遠離共振,所以說可以在腔中對一個SQUID進行操作并保證其它SQUID不受影響?；赟QUID的這點優(yōu)勢,我們將三個相同的SQUID植入腔中,利用SQUID和腔模以及經典脈沖之間的一系列相互作用就可以實現單重態(tài)的制備。在整個過程中,腔場作為輔助系統(tǒng)始終處于真空態(tài),不參