腔QED體系中制備兩原子糾纏態(tài)的理論研究.pdf

1、二能級(jí)原子是量子比特(Qubit)的重要候選者，糾纏的二能級(jí)原子體系是實(shí)現(xiàn)量子信息存儲(chǔ)、量子隱形傳態(tài)等量子信息過(guò)程的重要資源。腔量子電動(dòng)力學(xué)(QED)體系是制備多原子糾纏態(tài)的重要的工具，在量子信息過(guò)程中扮演重要角色。利用腔QED體系制備多原子糾纏態(tài)成為量子信息學(xué)研究的熱點(diǎn)，這也是本選題的出發(fā)點(diǎn)和立論的依據(jù)。 本文著重于討論利用腔QED體系制備兩原子糾纏態(tài)的幾種可能方案，并對(duì)所生成的糾纏的特性及方案的可行性進(jìn)行評(píng)估。第1章以Fic

2、ek等人的工作為基礎(chǔ)，介紹了利用腔QED體系制備原子糾纏態(tài)的基本理論，即多原子體系的相干集體激發(fā)模式和量子主方程，關(guān)于該方面的敘述是本文所有工作的基礎(chǔ)。第2章至第6章分別從幾個(gè)方面討論了利用腔QED制備兩原子糾纏態(tài)的可行性方案。具體地，第2章討論了能級(jí)簡(jiǎn)并的單原子與腔場(chǎng)相互作用模型的退相干，發(fā)現(xiàn)雙光子過(guò)程中原子能級(jí)簡(jiǎn)并延長(zhǎng)了相干-退相干的周期，并使系統(tǒng)及原子線形熵可以超過(guò)0.5，而在以前的研究中，原子二能級(jí)非簡(jiǎn)并時(shí)線性熵不能超過(guò)0.5。

3、；第3章討論了熱環(huán)境對(duì)非孤立腔QED體系中兩二能級(jí)原子糾纏的影響，指出了熱場(chǎng)對(duì)糾纏兩原子的可能的積極作用，兩原子與腔場(chǎng)耦合不相等時(shí)可以誘導(dǎo)出初態(tài)為｜ee>的兩原子糾纏；第4章討論了受激輻射下集體合作相互作用對(duì)兩原子糾纏的有效影響，明確了利用受激輻射制備兩原子糾纏的必要范圍和參量條件，該相互作用也可以制備出初態(tài)為｜ee>的兩原子糾纏；在第5章討論了實(shí)時(shí)腔QED條件下，兩原子糾纏對(duì)原子位置的依賴性，發(fā)現(xiàn)兩原子糾纏振幅由兩原子共振偶極-偶極相

4、互作用(RDDI)與原子-腔場(chǎng)Rabi耦合的比值決定，即原子的位置決定了兩原子糾纏振幅；最后，第6章拓展了Bose等人的遠(yuǎn)距離原子的糾纏方案，利用該方案，可以使用局域的激光場(chǎng)調(diào)控遠(yuǎn)距離原子間的糾纏并能在適當(dāng)條件下生成兩原子Bell態(tài)。 總體來(lái)說(shuō)，利用腔QED制備兩原子糾纏態(tài)既具有特定的優(yōu)勢(shì)又存在相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)。一方面，由于腔QED的特性，可以方便地利用量子化的激光場(chǎng)微調(diào)控原子間的有效相互作用，從而使原子間建立可靠的糾纏；另一方面，原