腔量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中的量子糾纏.pdf

1、量子信息科學(xué)是20世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的量子力學(xué)與信息科學(xué)相結(jié)合的新興交叉學(xué)科?；谙嚓P(guān)的量子特性，量子信息科學(xué)提出了許多經(jīng)典信息學(xué)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的量子通信和量子計(jì)算方案，比如：絕對(duì)安全的量子密碼術(shù)，量子隱性傳態(tài)，大數(shù)因子分解方案等。量子糾纏作為量子力學(xué)的重要特征之一是執(zhí)行各種量子信息方案的關(guān)鍵資源。近年來(lái)，量子糾纏方面的相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為量子物理和信息科學(xué)研究的焦點(diǎn)問(wèn)題。然而，量子系統(tǒng)中的退相干效應(yīng)一直是制約量子糾纏以及相應(yīng)的量子信息科學(xué)發(fā)展

2、的瓶頸性問(wèn)題。因此，在適當(dāng)?shù)牧孔酉到y(tǒng)中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的量子糾纏態(tài)是量子信息學(xué)中的重要研究課題。目前，實(shí)現(xiàn)糾纏態(tài)的量子系統(tǒng)主要包括：腔量子電動(dòng)力學(xué)（腔QED）、囚禁離子、電子或核自旋共振、半導(dǎo)體量子點(diǎn)以及超導(dǎo)量子干涉等系統(tǒng)。其中，腔QED 系統(tǒng)在抑制系統(tǒng)退相干和實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)方面有著其它系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它被認(rèn)為是最有前途的量子系統(tǒng)之一。正是基于此，本文主要研究了如何在腔QED 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)各種穩(wěn)定的糾纏態(tài)，其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：
　

3、　 1.基于經(jīng)典場(chǎng)誘導(dǎo)原子相干效應(yīng)，在單原子和單分子磁鐵腔QED系統(tǒng)中，提出了實(shí)現(xiàn)雙模連續(xù)變量糾纏態(tài)的理論方案，并研究了相應(yīng)腔模之間的糾纏特性。研究結(jié)果表明：腔QED 系統(tǒng)中腔模之間的連續(xù)變量糾纏特性可以通過(guò)調(diào)節(jié)經(jīng)典場(chǎng)強(qiáng)度和相應(yīng)的頻率失諧量來(lái)有效地控制。
　　 2.推廣相關(guān)理論至多模的情況，在腔QED 系統(tǒng)中，提出了實(shí)現(xiàn)三模連續(xù)變量糾纏態(tài)的新方案，并分析了經(jīng)典場(chǎng)強(qiáng)度以及腔模初始狀態(tài)對(duì)三模連續(xù)變量糾纏態(tài)產(chǎn)生的影響。
　　

4、 3.首先，在耦合的腔-光纖-腔系統(tǒng)中，提出了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)空間分離的原子之間兩維和三維糾纏態(tài)的理論方案，并詳細(xì)分析了系統(tǒng)衰減對(duì)糾纏態(tài)產(chǎn)生的影響。分析結(jié)果表明：通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇原子與場(chǎng)之間的頻率失諧以及腔和光纖之間的耦合強(qiáng)度，系統(tǒng)衰減的影響在我們的方案中可以被有效地抑制。
　　 接著，推廣相關(guān)理論至多體糾纏的情況，基于選擇性的光子散射和吸收過(guò)程，在耦合的腔-光纖-腔系統(tǒng)中，提出了實(shí)現(xiàn)三體Greenberger-Horne-Zeiling