基于腔QED技術(shù)實(shí)現(xiàn)量子克隆.pdf

1、由于非克隆理論和其他條件的限定,對(duì)于精確克隆任意未知的量子態(tài)是不可能的,這是量子力學(xué)線性疊加的結(jié)果.然而我們可以在確定的克隆過(guò)程中得到近似的拷貝,或者在概率的克隆過(guò)程中得到完美的拷貝.因此對(duì)量子態(tài)近似克隆的研究已經(jīng)受到了人們廣泛的關(guān)注.
　　我們提出了實(shí)現(xiàn)量子克隆的兩個(gè)方案.在實(shí)現(xiàn)1→2相位協(xié)變量子克隆機(jī)(PCCM)的方案中,我們利用N個(gè)二能級(jí)原子和單模真空腔場(chǎng)相互作用,來(lái)實(shí)現(xiàn)相位協(xié)變量子克隆機(jī).考慮到受相位和比特反轉(zhuǎn)錯(cuò)誤引起的消

2、相干影響,我們也對(duì)所實(shí)現(xiàn)的量子克隆機(jī)進(jìn)行了糾錯(cuò).我們首先把1→2相位協(xié)變量子克隆機(jī)的形式U編碼在一個(gè)未知的態(tài)|φi|0i|0i上,這樣這個(gè)三量子比特態(tài)的形式就變?yōu)閁|φi|0i|0i.這個(gè)被編碼的態(tài)可以有效抑制三個(gè)比特中的任意兩個(gè)比特位受相位和比特反轉(zhuǎn)錯(cuò)誤產(chǎn)生的影響.為了復(fù)原初始的態(tài),只需要對(duì)后兩個(gè)比特位進(jìn)行相應(yīng)的Bell測(cè)量,根據(jù)測(cè)量結(jié)果,對(duì)第一個(gè)量子比特進(jìn)行相應(yīng)的U操作,就實(shí)現(xiàn)了量子糾錯(cuò)的目的.量子遠(yuǎn)程克隆結(jié)合量子克隆與隱形傳態(tài)為量

3、子信息領(lǐng)域開(kāi)辟了新天地,關(guān)于量子克隆和遠(yuǎn)程量子克隆態(tài)的研究也越來(lái)越為人們所關(guān)注.基于已實(shí)現(xiàn)的量子克隆機(jī),利用腔QED技術(shù),一個(gè)任意的量子態(tài)可以被遠(yuǎn)程克隆到兩個(gè)遠(yuǎn)距離使用者手中,此方案中量子克隆的保真度不依賴于初態(tài),成功概率為1.0,并且可以被拓展到遠(yuǎn)程克隆n-粒子(n≥3) GHZ態(tài).在這個(gè)方案中,我們采用了兩個(gè)原子與光學(xué)腔在強(qiáng)經(jīng)典場(chǎng)下的相互作用,因此本方案對(duì)于腔的衰減和熱場(chǎng)來(lái)說(shuō)是不敏感的.利用現(xiàn)今的技術(shù)Bell測(cè)量依然很難實(shí)現(xiàn),因此在

4、遠(yuǎn)程克隆的方案中我們利用通過(guò)對(duì)兩個(gè)原子分別進(jìn)行探測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)Bell測(cè)量.在實(shí)現(xiàn)給定態(tài)附近的量子克隆機(jī)的方案中,我們利用控制相位門(mén)和線性光學(xué)元件,結(jié)合光子和原子的優(yōu)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)量子克隆.由于光子與原子相比,它具有長(zhǎng)的相消干時(shí)間并且在用于線性光學(xué)方法時(shí)更易于操控.但是另外一方面,光子卻沒(méi)有原子便于存儲(chǔ)信息.因此我們采用兩個(gè)二能級(jí)原子作為存儲(chǔ)量子比特,一個(gè)極化光子作為飛行量子比特用于實(shí)現(xiàn)在給定態(tài)附近的量子克隆.并且利用實(shí)驗(yàn)裝置末端的探測(cè)器,不僅考慮