馬爾科夫近似下矩形波導(dǎo)中兩全同原子在單激發(fā)空間的糾纏動力學(xué).pdf

1、量子糾纏是量子力學(xué)最顯著的特征之一，也是量子信息的重要資源。毫不夸張地說，沒有量子糾纏就沒有現(xiàn)在的量子信息。糾纏的產(chǎn)生，保存和控制在量子網(wǎng)絡(luò)，量子密鑰分配，量子模擬計算中顯得尤為重要。而量子糾纏對系統(tǒng)和環(huán)境的相互作用強度，系統(tǒng)的初態(tài)都是十分敏感的。如果改變系統(tǒng)和環(huán)境的相互作用的參數(shù)或者改變初態(tài)，原子間糾纏的演化也會發(fā)生變化。
　　本研究在無限長矩形波導(dǎo)里放入兩個全同的二能級原子，在單激發(fā)子空間中討論雙原子之間的糾纏。因無限長矩形波

2、導(dǎo)中存在TM模和TE模，我們假設(shè)原子偶極矩沿z方向，這使原子只與波導(dǎo)中的TM模耦合。無限長波導(dǎo)的色散關(guān)系是非線性的，存在多個截止頻率Ωj(j=1，2…）。只有原子躍遷頻率高于最低截止頻率Ω1時，原子才能與TM模發(fā)生作用。在馬爾科夫近似下，我們發(fā)現(xiàn)不同的原子間距z0誘導(dǎo)位相φj的變化。如果原子躍遷頻率ωa小于截止頻率Ω1，原子間的糾纏保持初始值不變。如果ωa滿足Ω1＜ωa＜Ω2，原子只與一個TM橫模發(fā)生耦合。若初始時刻原子1處在激發(fā)態(tài)，而

3、原子2處在基態(tài)，當(dāng)位相取φ1=nπ時，原子間糾纏隨時間從0開始增加，增大到50％時不再發(fā)生變化，因為存在與光場解耦的暗態(tài)。當(dāng)位相φ1≠nπ，糾纏從0開始先增大后減小，且不同的位相φ1對糾纏的產(chǎn)生和流失速率不同。當(dāng)兩原子初始狀態(tài)為最大糾纏態(tài)時，若位相φ1=2nπ+π，疊加態(tài)不隨時間演化，糾纏始終能保持在最大值。若取其他位相，我們發(fā)現(xiàn)糾纏都是從最大值開始不斷流失至0，不同的位相也會加快或者減緩糾纏的流失速率。如果原子躍遷頻率ωa繼續(xù)增大，當(dāng)

4、滿足Ω2＜ωa＜Ω3時，原子會與兩個TM橫模耦合。若兩原子初始狀態(tài)為1處在激發(fā)態(tài)，而原子2處在基態(tài)，糾纏從0開始先增大后減少，不同的位相φ1和φ2都會對糾纏流失速率有影響，因此糾纏變化速率比單模的要快。當(dāng)位相取φ1=nπ時，一段時間后由位相φ1引起的糾纏不再變化，只有位相φ2影響著糾纏，因此糾纏流失速率比φ1≠nπ要小得多。在雙模里考慮初始狀態(tài)是最大糾纏態(tài)時，我們發(fā)現(xiàn)糾纏都是從最大值不斷減少至0，雙模的糾纏流失比單模的要快。如果位相取φ