原子相干效應(yīng)與糾纏光產(chǎn)生的研究.pdf

1、量子糾纏反映的是兩個(gè)或多個(gè)量子系統(tǒng)之間存在的非定域、非經(jīng)典的強(qiáng)關(guān)聯(lián)，它是量子力學(xué)最顯著的特征之一。近年來量子糾纏的制備及其應(yīng)用成為了量子信息科學(xué)的前沿領(lǐng)域。這不僅因?yàn)樗梢杂脕眚?yàn)證實(shí)在性、定域性、隱變量以及測(cè)量理論等量子力學(xué)的基本問題，而且在量子信息處理中如量子隱形傳態(tài)、量子密集編碼、量子密鑰分配等方面有著重要的應(yīng)用。另一方面，原子相干效應(yīng)是量子光學(xué)和激光物理學(xué)的重要課題，一直以來都是科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。它導(dǎo)致了一系列有趣的物理現(xiàn)象，如

2、相干布居捕獲、電磁誘導(dǎo)透明、非線性過程增強(qiáng)等，這些現(xiàn)象對(duì)基礎(chǔ)物理的發(fā)展和實(shí)際的應(yīng)用都有著重要的價(jià)值。基于原子相干效應(yīng)而制備穩(wěn)定的、抗干擾能力強(qiáng)的、高純度的糾纏源是本文的研究主題。本文創(chuàng)新性工作包括以下三個(gè)方面： 首先我們分析了三能級(jí)Λ型和V型四波混頻系統(tǒng)中的糾纏特性。在此混頻系統(tǒng)中，兩外加驅(qū)動(dòng)場(chǎng)分別被應(yīng)用到兩個(gè)偶極允許的躍遷上，且在該躍遷上產(chǎn)生兩腔模場(chǎng)。我們利用綴飾原子壓縮變換模方法分析了糾纏產(chǎn)生的物理機(jī)制，在此表象中存在著兩個(gè)

3、離散通道。綴飾原子通過兩離散通道同時(shí)吸收來自于一對(duì)壓縮變換模的激發(fā)光子。正是因?yàn)殡p通道的存在，糾纏大大地增強(qiáng)。適當(dāng)?shù)剡x擇激光場(chǎng)失諧與強(qiáng)度的比值，最好獲得的態(tài)接近原始的EPR糾纏態(tài)。該方案考慮了原子的自發(fā)輻射，因此可適用于光頻范圍。 接著我們提出EPR光糾纏可在微波控制的四波混頻系統(tǒng)中獲得。在此系統(tǒng)中，控制場(chǎng)和產(chǎn)生場(chǎng)有著五個(gè)量級(jí)的頻率差。作為例子，我們考慮了一個(gè)三能級(jí)Λ型原子系綜。其中，一個(gè)微波場(chǎng)共振地耦合兩個(gè)亞穩(wěn)態(tài)，一個(gè)激光場(chǎng)共

4、振地耦合其中的一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)和激發(fā)態(tài)。通過原子從激發(fā)態(tài)到另一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)的直接躍遷，作為腔模的一對(duì)內(nèi)邊帶被放大。該方案在綴飾原子壓縮變換模表象中進(jìn)行分析。適當(dāng)?shù)剡x擇微波場(chǎng)和激光場(chǎng)的強(qiáng)度比值，一對(duì)類EPR算符的方差和接近于零，這對(duì)應(yīng)著原始的EPR糾纏。 最后我們提出一個(gè)制備N比特糾纏簇態(tài)的可供選擇方案。我們應(yīng)用一個(gè)頻率可調(diào)的激光場(chǎng)照亮囚禁在線性泡利阱的所有熱離子。通過選擇激光場(chǎng)的調(diào)制系數(shù)，我們可得到離子內(nèi)部態(tài)和外部態(tài)間的耦合和退耦合的可選