利用受激拉曼跃迁实现超冷原子的混合纠缠

发布时间：2021-10-16 22:11

　　如何实现空间完全分离的两个实物粒子的量子纠缠是一个尚未解决的问题。利用粒子的不同的自由度对其进行量子纠缠的混合纠缠是目前的一个重要研究内容。由于受激拉曼过程是对原子的空间自由度（动量）和内部自由度（自旋）的耦合,我们从理论上对利用受激拉曼跃迁实现空间分离的超冷原子的量子混合纠缠进行了研究。受激拉曼跃迁已经被成功地运用在原子冷却和人造原子自旋轨道耦合的实验上,在冷原子物理学中起了重要的作用。受激拉曼过程需要在三能级体系中实现,在这个过程中,其上能级在大失谐的条件下通常可以忽略,因此体系就等价于一个二能级体系,所以本文首先就这个理论工作进行了理论分析,并由此提出实现空间分离的两超冷原子的混合纠缠方案。在这个过程中,由于总粒子数守恒,因此位相耗散是一个必须考虑的问题,基于此我们对两模体系的位相耗散的粒子数动力学进行求解。此外由于原子间的相互作用是不可避免的,冷原子体系的非线性相互作用也是一个值得讨论的问题,因此本文中我们主要研究了三个问题:利用双光子拉曼跃迁,实现超冷原子混合纠缠态的产生并进行了Bell态测试,开放系统中位相耗散问题,以及对称双势阱中超冷原子的定态解分岔问题。具体阐述如下:首... 

【文章来源】：山西大学山西省

【文章页数】：109 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

995年实验实现的Rb的不同温度下的速度分布图[1]

无论是理论方面还是实验方面，人们更多的趋向于对光子对附加相干态形成的混合纠缠的研究，但仍有一部分研究者在寻找新的产生混合纠缠的方法。近年来对于混合纠缠的研究实验和理论上都取得了一定的成果。到目前为止，关于混合纠缠图 1.2 混合纠缠的实验产生装置[61]。(a) 实验方案的时域模式版本。(b)真实实验方案图。

表的单光子和相干状态。该文章中研究了依赖于两个不同的模式上光子的产生操作的叠加的方案的特点和限制因素，从而用一种近似方法实现了上述理想形式的混合纠缠。文献[60]指出光的波粒二象性导致了两种不同的编码。一些方法的产生基于类粒子的离散变量态或者类波的连续变量态。此文章展示了位于不同位置并由有耗散的通道连接的不同类型的光学量子位之间的混合纠缠的产生。这样的混合纠缠可以作为一个很好的纠缠源，其适用于各种如量子加密和计算，使信息能够从一个希尔伯特空间转换到另一个远程传送等用途的实验。文献[61]指出：在量子力学的基础研究和量子信息处理学潜在应用上的背景下，量子和经典对象之间的纠缠是特别有趣的。在量子光学中，单光子是被视为光量子，而相干状态被认为是最古典的纯态。单光子和相干状态之间的纠缠被认为是光学量子信息处理学中的有用资源。文章强调了产生这种态所涉及的主要困难是保证交叉克尔非线性的清洁。在该文章中通过实现两个不同的量子操作的叠加，设计和实验演示了一种产生混合纠缠的方案（参见图 1.2）。该文章中的工作打开了产生大尺寸混合纠缠和使用了新型量子位的有效量子信息处理发展的大门。


本文编号：3440584