量子糾纏態(tài)的制備.pdf

1、量子糾纏是量子物理非常顯著的特征之一。量子糾纏是量子信息學(xué)中重要的基本資源，并且還能驗證量子力學(xué)的基本問題。量子糾纏在量子信息學(xué)中的兩大領(lǐng)域——量子計算和量子通信中有著廣泛的應(yīng)用。實現(xiàn)量子計算的兩比特邏輯門通常是指受控非門（CNOT），這種邏輯門的實現(xiàn)實際上就是將兩個量子比特糾纏起來的過程；而量子通信實際上可以理解為異地量子糾纏態(tài)的制備，操縱及測量。值得說明的是，正是因為量子糾纏的特性使得量子計算和量子通信具有區(qū)別于經(jīng)典計算和經(jīng)典通信的

2、優(yōu)越性。因此，對于量子糾纏的定性和定量以及制備各種量子糾纏態(tài)的研究是非常有意義的工作。人們對量子糾纏態(tài)的制備做了大量的研究工作，到目前為止，已經(jīng)在多種物理系統(tǒng)中實現(xiàn)了各種量子糾纏態(tài)的制備。例如：光子之間糾纏的實現(xiàn)，原子－腔相互作用實現(xiàn)原子以及腔場的糾纏，利用囚禁離子產(chǎn)生糾纏態(tài)，在BEC（Bose-Einstein condensates）中糾纏態(tài)的產(chǎn)生，以及量子點間糾纏的制備等等。本文介紹并總結(jié)了人們在原子糾纏態(tài)、光場糾纏態(tài)及囚禁離子糾

3、纏態(tài)制備的研究中取得的進(jìn)展，并提出了基于原子－光場系統(tǒng)相互作用兩個多能級原子最大糾纏態(tài)、三個場模糾纏的W態(tài)、多個光場糾纏的GHZ態(tài)的制備以及基于囚禁離子系統(tǒng)糾纏態(tài)的制備方案。本文的主要工作包括以下內(nèi)容： 1）研究了兩個四能級Ryberg原子與單模腔場相互作用的動力學(xué)特性，提出了一個方案，即：利用腔場虛激發(fā)以及附加經(jīng)典場的激發(fā)使處在非共振腔里的兩個四能級Ryberg原子產(chǎn)生一個最大糾纏態(tài)，用這個方案也可以得到兩個N能級(N>4)

4、Ryberg原子的最大糾纏態(tài)。當(dāng)事先調(diào)制好初態(tài)的兩個原子同時通過腔場時，原子實際上只是被激發(fā)了，在原子與腔場之間沒有能量的交換，從而原子攜帶的量子信息也不會損耗。 2）研究了單個原子與多個腔中光場相互作用的動力學(xué)特性，提出了一個制備多個腔中光場GHZ態(tài)的制備方案。該方案是基于一個三能級原子與多個腔中光場發(fā)生共振相互作用，通過控制相互作用的時間以及最后對通過腔場原子狀態(tài)的測量來實現(xiàn)的。在該方案中，既可以使用V型三級原子也可以使用級

5、聯(lián)型三能級，最終都可以得到多個光場糾纏的GHZ態(tài)。 3）研究了單個原子與三模腔場相互作用的動力學(xué)特性，提出了一個在無介質(zhì)的高Q腔中產(chǎn)生三個場模W態(tài)的方案。該方案是基于一個四能級原子和具有三個場模腔場相互作用，通過控制相互作用時間以及對原子最后狀態(tài)測量來實現(xiàn)的。用這個方案也可以實現(xiàn)多個場模W態(tài)的制備。 4）提出了一個制備任意多個囚禁離子的疊加運(yùn)動相干態(tài)的方案。制備的疊加運(yùn)動相干態(tài)在位相空間呈一直線分布。該方案還能用來制備任