基于里德堡原子基态反阻塞制备纠缠态

发布时间：2020-04-06 00:26

【摘要】：量子信息科学(Quantum Information Science)作为一门新兴的交叉学科,是量子力学与信息科学的产物。量子信息科学主要依赖于量子力学的相关性质以及量子态的纠缠特性。处于纠缠态的两个子系统,无论它们之间的距离有多远,它们依然存在关联。量子纠缠态研究工作是量子信息发展的核心,通过对量子纠缠态的操作,从而实现信息的编码、存储、提取、传递。本文提出通过三能级里德堡原子基态反阻塞机制制备纠缠态的方案,并基于该方案通过三种脉冲方式达到制备两原子最大纠缠态的目的。原子处于激发态(高能级)具有不稳定性,即使没有外界条件影响下,电子同样会自发从激发态跃迁至低能态。原子自发辐射会降低纠缠态的保真度,引入A型三能级里德堡原子可以有效地抑制高能级的自发辐射,因此可将量子信息编码在A型三能级原子的两个基态上。Rydberg原子之间主要存在远距离的偶极-偶极相互作用,由于Rydberg原子较大的偶极矩,增大了里德堡的偶极-偶极相互作用的强度,从而引起Rydberg原子之间的偶极封锁效应。“Rydberg封锁”效应可以阻止多个原子同时进入一个Rydberg态,所以一个原子的演化可以由另一个原子的状态决定。通过脉冲激光场传输到高激发态(Rydberg态)的原子之间的较强的偶极相互作用已经被学者提出,并利用其性质发表了相关文章。另外,其他学者提出将量子信息编码在基态上(初态是|gg),基于里德堡原子的基态封锁效应达到制备纠缠态的目的。基于以前学者提出的方案,我们利用Rydberg原子基态反阻塞效应实现制备纠缠态的目的,并通过三种脉冲途径实现最大纠缠态。首先,利用周期脉冲形式获得目标态需要准确的相互作用时间;其次,利用受激拉曼绝热途径获得最大纠缠态不需要准确的相互作用时间,但是需要更长的相互作用时间;最后,利用绝热捷径获得处于|φ态的概率为1时(|φ=(|φ|=|gg-|ee)/2~(1/2)),即不需要准确的演化时间,也不需要较长的演化时间。这个方案在抑制由原子的自发辐射而引起的退相干具有很强的鲁棒性。
【图文】：

2-1 原子能级结构图。| 与 | 是基态，| , | 与 |′ 是 Rydber态。这个能级图中 | 与 | 是基态，| , | 与 | 是激发态。当Rydberg) 原子 1 从基态 | 跃迁到 | 的时候,会导致在其有效的

图 2-3 结构能级示意图构图。| 代表 Rydberg 态，两个基态 | 态相应的拉比频率是 和 。| | 之间的场驱动。( )代表是单光子的失谐量。这个图
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O413.1;O562

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本文编号：2615737