利用纠缠交换制备原子-原子最大纠缠态

基于腔量子电动力学(QED)提出一种利用两对纠缠的级联型三能级原子与单模腔场系统制备原子-原子最大纠缠态的简单方案,最初两原子之间、两腔场之间互不纠缠,使其中一个原子与一个腔场发生作用,即纠缠交换,该过程仅需对单个腔场态测量就可实现从未有直接作用的两个原子之间的纠缠,精确控制原子与腔场的相互作用时间可获得具有最大保真度的纠缠态.该方案可以延长腔的有效泄漏时间,从而能有效克服光腔的消相干的影响,这样大大降低了系统对腔的品质的要求.     

利用两能级原子与腔场相互作用实现纠缠压缩态的纠缠浓缩

根据大失谐条件下原子-腔场相互作用的特点,讨论了一个制备纠缠压缩态的方法,提出了一个利用两能级原子与腔场相互作用实现纠缠压缩态纠缠浓缩的方案。在这个方案中,两束具有相同振幅但有着 相位差的压缩光 和 构成的纠缠态光场被用来作为量子信道。通过利用两能级原子与腔场的相互作用以及两模正交态测量实现了这个纠缠浓缩的过程。结果表明：对于纠缠压缩态,无论其初始的纠缠是多么微弱,利用这种方法总有一定的几率可以从部分纠缠态中提取出最大纠缠态。     

二能级原子与相干态腔场相互作用过程中的纠缠交换

用量子信息学的观点，分析了发生在一个多个原子和腔场组成的系统中最大纠缠态在原子和多模类奇-偶相干态光场之间相互转移的物理过程，该系统中原子和腔场之间由依赖于强 度耦合的Jaynes-Cummings模型描述.结果发现：通过控制原子与腔场相互作用的时间，并 对原子的状态进行测量，原子的最大纠缠态可以转换为类奇-偶相干态光场的最大纠缠态，反之，纠缠的多模类奇-偶相干态光场也可以转换为原子的最大纠缠态. 关键词： 量子信息 腔量子电动力学 连续变量纠缠态 纠缠交换和传递     

通过Raman相互作用隐形传送未知多原子纠缠态

基于多粒子纠缠态在证明量子非定域性和量子信息处理方面的重要应用,提出一种方案隐形传送未知原子纠缠态.方案基于Λ型三能级原子与单模腔场的简并Raman相互作用.首先让n个原子相继通过一个相干腔场来制备量子通道.然后发送者让携带未知纠缠态的另n个原子相继通过相干腔场并通过对原子与腔场的探测作联合测量.当｜α｜1时,可以用探测正交态的方法探测腔场.最后接收者根据由经典通道得到的联合测量结果重构初始态.方案的特点是用一个相干态与多个原子的纠缠态作为量子通道,简单易行.该方案有望在证明量子非定域性和量子信息过程中有重要的应用价值.     

单光子纠缠态的纠缠转移和量子隐形传态

使用光学分束器和单光子源,利用单光子态和真空态制备出了纠缠单光子态.利用光学分束器作用和单光子探测,实现了三个通讯伙伴之间的纠缠转移.提出了一个关于纠缠单光子态的量子隐形传态方案.在这个方案中,被传送的是一个未知的单光子纠缠态.通讯双方使用的量子信道是两个单光子纠缠态.通过使用分束器作用和对输出态进行光子测量以及在经典信息的帮助下,纠缠转移和量子隐形传态的过程被完成.     

一个传送原子纠缠态的新方案

本文提出一个通过原子和腔场相互作用传送未知原子纠缠态的新方案,并且成功概率为100%.在这个方案里,我们主要利用两个原子用来接受被传送的原子纠缠态以及一个双模腔作为量子通道.由于腔场的两个模具有不同的频率和正交极化,因此这两个模能够被区分,并且处于腔场的不同区域.原子和腔场通过J-C哈密顿量发生共振相互作用,当原子和其中一个模相互作用时,另外一个模不受影响.该方案既不需要贝尔态测量,也不需要任何操作重构纠缠初态.这个方案也可以推广到传送N个原子的纠缠态.     

基于两原子同时和腔场共振作用制备两原子纠缠态的腔QED方案(英文)

我们提出了一个将两个远离的原子制备成纠缠态的腔QED方案,该方案基于两个原子同时和一个腔场发生共振作用.在这个方案里,我们利用一个事先制备好的纠缠态将另外两个分离的原子制备成纠缠态.该方案仅包含两个原子和腔场的共振相互作用,不需要用腔场存储量子信息,并且原子和腔场作用时间极短.因此,我们的方案基于目前的腔QED技术是可以实现的.     

利用超导量子相干装置制备纠缠态的方案(英文)

本文提出用两个超导量子相干装置在一个单模大失谐腔中制备一个最大纠缠态的新方案,在这个方案里,腔场态处于虚激发,在超导量子相干装置和腔场之间没有信息传递,因此对腔的品质要求大大减低.     

耗散环境下三原子之间稳定纠缠的量子反馈控制

研究利用基于量子跳跃的量子反馈控制来产生三个二能级原子之间稳定的纠缠.考虑三个二能级原子处于一个严重耗散的单模光腔中,分别讨论了反馈作用在一个原子上和反馈同时作用在三个原子上的情况.研究发现:当反馈作用在某个原子上时,基于量子跳跃的量子反馈能够保护另外两个原子的最大纠缠态.当反馈同时作用在三个原子上时,选择合适的参数可以得到两个基矢张开的无消相干子空间,并且利用量子轨迹蒙特卡罗波函数方法,得到一定初始条件下系统最终可以演化到这个子空间中三个原子之间的最大纠缠态.     

远程制备双原子纠缠态

提出一种远程制备双原子纠缠态的方案,该方案基于两个原子与单模腔场的同时非共振相互作用.由于双粒子纠缠态比三粒子纠缠态容易制备,方案用两对双原子纠缠态作为量子通道.Alice 拥有的两个相同原子同时与一单模腔场非共振相互作用.Alice已知她要制备的纠缠态,她选择适当的相互作用时间、测量她所拥有的两个原子并通过经典通道通知Bob.Bob引入一个相同的辅助原子和一个单模腔场来实现方案.方案对腔场状态和腔损耗不敏感,基于当前的腔QED 技术,方案能在实验上实现.该方案有望在量子信息过程中有重要的应用价值.     

Entangled states in the two-mode coherent fields interacting with a two-level atom

We investigate the entanglement properties of the two-mode coherent fields interacting with a two-level atom via the two-photon transition. We discuss the quantum entanglement between the two-mode coherent fields and the two-level atom by using the quantum reduced entropy and that between the two-mode coherent fields by using the quantum relative entropy. We also examine the influences of the initial states of the atom and the two-mode coherent fields on the quantum entanglement of the system. Our results show that three types of entangled states can be prepared via the two-mode coherent fields interacting with a two-level atom and choosing appropriately the initial-state parameters of the system.     

Preparation and control of entangled states in the two-mode coherent fields interacting with a moving atom via two-photon process

We investigate the preparation and the control of entangled states in a system with the two-mode coherent fields interacting with a moving two-level atom via the two-photon transition. We discuss entanglement properties between the two-mode coherent fields and a moving two-level atom by using the quantum reduced entropy, and those between the two-mode coherent fields by using the quantum relative entropy. In addition, we examine the influences of the atomic motion and field-mode structure parameter $p$ on the quantum entanglement of the system. Our results show that the period and the duration of the prepared maximal atom-field entangled states and the frequency of maximal two-mode field entangled states can be controlled, and that a sustained entangled state of the two-mode field, which is independent of atomic motion and the evolution time, can be obtained, by choosing appropriately the parameters of atomic motion, field-mode structure, initial state and interaction time of the system.     

失谐量对多模场非简并多光子Jaynes-Cummings模型量子场熵演化的影响

利用Von Neumann约化熵理论研究了多模相干态场与二能级原子非简并多光子相互作用系统中量子场熵的时间演化特性,得到了含有失谐量的多模场熵的解析表达式,并通过数值计算讨论了光场为三模场时频率失谐量对场熵演化的影响.结果发现：当近共振时,失谐量几乎不影响场与原子之间的纠缠特性;而当远离共振时,量子场熵很强地依赖于失谐量的大小,特别是当失谐量足够大时,场与原子几乎总是处于纠缠态.     

Quantum entanglement in the system of two two-level atoms interacting with a single-mode vacuum field

The entanglement properties of the system of two two-level atoms interacting with a single-mode vacuum field are explored. The quantum entanglement between two two-level atoms and a single-mode vacuum field is investigated by using the quantum reduced entropy; the quantum entanglement between two two-level atoms, and that between a single two-level atom and a single-mode vacuum field are studied in terms of the quantum relative entropy. The influences of the atomic dipole--dipole interaction on the quantum entanglement of the system are also discussed. Our results show that three entangled states of two atoms--field, atom--atom, and atom--field can be prepared via two two-level atoms interacting with a single-mode vacuum field.     

Entanglement properties in a system of a pairwise entangled state

Based on the quantum information theory, this paper has investigated the entanglement properties of a system which is composed of the two entangled two-level atoms interacting with the two-mode entangled coherent fields. The influences of the strength of light field and the two parameters of entanglement between the two-mode fields on the field entropy and on the negative eigenvalues of partial transposition of density matrix are discussed by using numerical calculations. The result shows that the entanglement properties in a system of a pairwise entangled states can be controlled by appropriately choosing the two parameters of entanglement between the two-mode entangled coherent fields and the strength of two light fields respectively.     

多模简并多光子Tavis-Cummings模型中的量子纠缠特性

利用冯·纽曼约化熵理论研究了多模相干态光场与两等同二能级原子简并多光子相互作用系统量子纠缠演化特性,得到了多模光场量子纠缠的解析表达式,并给出了双模光场与两原子相互作用时量子纠缠的数值计算结果.结果表明:量子纠缠随着光子简并度的增大而增强;随着初始平均光子数的增加,量子纠缠演化的周期性变得越来越明显;当场与原子远离共振时,量子纠缠随着频率失谐量的增大而减弱;当失谐量足够大时,场与原子几乎总是处于纠缠状态.这些结论对于纠缠态或纯态的制备及获取光学系统中的量子信息研究中有一定参考价值.     

Entanglement Generation for Two Coupled Multi-excitation Fields Interacting with Qubits

We study the entanglement dynamics for two coupled multi-excitation cavity fields, each independently interacting with a two-level atom. We find that even when the atom-field system is initially not entangled, the fields can become heavily entangled through postselecting of the atomic state. The field entanglement entropy is dependent on the total excitation number but independent of the coherent photon hopping strength.     

两纠缠原子与相干态光场相互作用过程中光场的量子特性

采用时间演化算符和数值计算方法,研究了两全同二能级纠缠原子与相干态光场相互作用过程中光场的量子特性,结果表明:两原子初始纠缠度和相干态光场强度对系统光场的二阶相干性质和压缩效应有很大的影响.     

Entanglement swapping between atom and cavity and generation of entangled state of cavity fields

This paper proposes a scheme where entanglement swapping between atom and cavity can be realized. \Lambda -type three-level atoms interacting resonantly with cavity field are considered. By detecting atom and cavity field, it realizes entanglement swapping between atom and cavity. It uses the technique of entanglement swapping to generate an entangled state of two cavity fields by measuring on atoms. It discusses the experimental feasibility of the proposed scheme and application of entangled state of cavity fields.