在耗散的光学腔中实现量子态传输与量子纠缠
发布时间：2021-03-23 20:16
在目前量子信息处理和量子计算领域中,快速准确的量子态操纵与制备一直深受研究者们的热切关注,其潜在的应用价值主要体现在量子测量、量子信息、量子通信以及量子传感中。耗散作为一种重要的资源,在制备纠缠态以及量子态的传输的研究中起积极作用,对量子信息的发展也具有非常显著的意义。腔量子电动力学系统（腔QED）相较于其他物理系统的优点在于可以通过原子存储信息,通过光子传输信息,各种纠缠态操控的方案可以基于此系统实现。耦合腔QED阵列系统的优点在于其可扩展性,为量子信息的快速发展提供了有力的技术支持。近年来,基于耦合腔系统的研究工作纷纷展开,其中实现量子态的操控与制备一直是热门的研究内容之一。本论文将利用耗散的光学腔实现量子态传输和制备纠缠态。主要的研究成果如下:首先,我们在耗散耦合腔阵列中成功实现了单向量子态传输方案。量子态传输在量子信息处理中担当着重要的作用,已经在理论和实验上取得了许多成果。我们利用耗散的方法来辅助进行单向量子态传输,将任意的量子态从“发射”端转移到“接收”端,光腔的耗散可以使量子态在接收端保持稳定。此时,目标态成为整个过程的稳定态,且不依赖时间。此外,原子的自发辐射因为激发态...
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：41 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
法布里-珀罗腔[53]结构示意图
10,,(2-2)其中∑∑,,,(2-3)是光子耗散的速率。然后我们引入非定域玻色子模，√,(2-4)√,(2-5)哈密顿量通过∑,旋转后可以改写成：√2|0||1||0||1|√2|0||1||0||1|||||H.c..(2-6)图2-1：（a）单向量子态传输的模型。在耦合腔阵列中有两个相同的四能级原子，第一个原子与两个激光场相互作用，第二个原子与一个激光场相互作用。（b）相应的原子能级图。假设Δ，Δ，则对应的哈密顿量可分为：,(2-7)
13根据式（2-15），在哈密顿量作用下，可以在两个原子之间交换任意的量子态，即||||||。特别是在交换过程中，腔的状态被限制在真空态，激发态被绝热消除，该过程中耗散的不利影响被显著抑制。在图2-2中，我们展示了交换过程中态|||和态|||的保真度的变化。其中态|的保真度的度量使用了和||来定义。实线和空圆分别描述了由和模拟的态|||的保真度，两种情况下的图形趋势相一致，证明了推导的正确性。此外，虚线是态|||的保真度，由原始哈密顿量控制，实线和虚线的周期振荡准确地表示了态||||||的交换过程。如果系统处于态|0|或||1|，则会进一步受到的影响，在大失谐的条件下，即Δ,，可进一步简化为：√2Δ|1||0,1||0||0,1||00||11|2Δ|10||1,1||00||11|H.c..(2-18)图2-2：我们展示了在交换过程中态|||和态|||的保真度的演化，实线和空圆分别描述了由和模拟的态|||的保真度。虚线代表哈密顿量模拟的态|||的保真度。随机选取传输的量子态为|||，,,。初态是|||。选取的相关参数为:，，.。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dissipative preparation of Bell states with parallel quantum Zeno dynamics[J]. Chong Yang,DongXiao Li,XiaoQiang Shao. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(11)
[2]Entanglement transfer between atoms in two distant cavities via an optical fibre[J]. 肖兴,方卯发. Chinese Physics B. 2009(11)
硕士论文
[1]耦合腔阵列系统中莫特绝缘到超流的相变[D]. 霍明夏.南开大学 2009
本文编号：3096363
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：41 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
法布里-珀罗腔[53]结构示意图
10,,(2-2)其中∑∑,,,(2-3)是光子耗散的速率。然后我们引入非定域玻色子模，√,(2-4)√,(2-5)哈密顿量通过∑,旋转后可以改写成：√2|0||1||0||1|√2|0||1||0||1|||||H.c..(2-6)图2-1：（a）单向量子态传输的模型。在耦合腔阵列中有两个相同的四能级原子，第一个原子与两个激光场相互作用，第二个原子与一个激光场相互作用。（b）相应的原子能级图。假设Δ，Δ，则对应的哈密顿量可分为：,(2-7)
13根据式（2-15），在哈密顿量作用下，可以在两个原子之间交换任意的量子态，即||||||。特别是在交换过程中，腔的状态被限制在真空态，激发态被绝热消除，该过程中耗散的不利影响被显著抑制。在图2-2中，我们展示了交换过程中态|||和态|||的保真度的变化。其中态|的保真度的度量使用了和||来定义。实线和空圆分别描述了由和模拟的态|||的保真度，两种情况下的图形趋势相一致，证明了推导的正确性。此外，虚线是态|||的保真度，由原始哈密顿量控制，实线和虚线的周期振荡准确地表示了态||||||的交换过程。如果系统处于态|0|或||1|，则会进一步受到的影响，在大失谐的条件下，即Δ,，可进一步简化为：√2Δ|1||0,1||0||0,1||00||11|2Δ|10||1,1||00||11|H.c..(2-18)图2-2：我们展示了在交换过程中态|||和态|||的保真度的演化，实线和空圆分别描述了由和模拟的态|||的保真度。虚线代表哈密顿量模拟的态|||的保真度。随机选取传输的量子态为|||，,,。初态是|||。选取的相关参数为:，，.。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dissipative preparation of Bell states with parallel quantum Zeno dynamics[J]. Chong Yang,DongXiao Li,XiaoQiang Shao. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(11)
[2]Entanglement transfer between atoms in two distant cavities via an optical fibre[J]. 肖兴,方卯发. Chinese Physics B. 2009(11)
硕士论文
[1]耦合腔阵列系统中莫特绝缘到超流的相变[D]. 霍明夏.南开大学 2009
本文编号：3096363
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3096363.html
