大尺度薛定谔猫态制备新方法

“薛定谔的猫”源于薛定谔在1935年提出的著名思想实验。在这一思想实验中,一只猫与一个由放射性元素控制的毒气瓶被关在一个密闭容器中,放射性元素的衰变会打破毒瓶,导致猫的死亡。由于衰变是一个概率性事件,量子力学理论表明：放射性元素在测量前会处于衰变与未衰变的叠加态。这样,猫的死亡和生存这两种宏观状态就与放射性元素是否衰变纠缠在一起,形成了生与死的叠加。在最早提出这一思想实验时,薛定谔希望用这样有违常理的结果说明量子力学理论的不完备性。今天,研究者已经在离子阱、光学腔和超导电路等多种物理系统中制备出了介观尺度的“薛定谔的猫”,人们也常用薛定谔猫态来指代两种不同宏观状态的量子叠加,其研究对理解宏观尺度量子效应有重要意义。2023年,瑞士苏黎世联邦理工学院的研究组在一个16 µg的晶体上制备出了两种振荡状态的叠加,是迄今为止最重的薛定谔猫态。     

实验条件不完美对薛定谔猫态制备的影响

薛定谔猫态是一类重要的非经典光场,实验上可以通过真空压缩态减光子的方案获得.本文从理论上研究了实验条件对制备薛定谔猫态的影响,主要考虑了包括压缩态的压缩度和纯度、单光子探测器的效率及噪声以及零拍探测器的效率等诸多因素的影响.理想情况下通过减光子方案制备得到的薛定谔猫态为奇光子数态,其相空间原点的Wigner函数为负值是其非经典特性的重要判据,而保真度可以度量制备态与理想猫态之间的相似程度.在压缩态为非纯态以及单光子探测器为商用低效率阈值探测器的情况下,计算了制备猫态的保真度、Wigner函数及其相空间原点处W（0）的表达式,分析了实验条件对薛定谔猫态制备的影响,为制备高质量的薛定谔猫态提供了理论指导.     

没有薛定谔猫态

新近有个超导量子干涉器件的实验,使澄清量子力学基本解释有了可能.分析此实验和相关实验之后,作出断言,抽象量子态没有信息,且波函数是个尚待观察者要去做的实验的几率幅.故用常用术语将量子态或波函数过分具体化,恐怕要招致误解.因而从本质上讲,薛定谔猫态是不存在的.     

薛定谔猫态的激发态

本文引入一类新的量子态,光子数添加藤定谔猫态,它由光场产生算符反复作用在薛定谔猫态上得到,并研究了在此态上表现出的压缩效应和反聚束效应.结果表明,添加光子数有助于光场出现反聚束效应,却使压缩效应受到抑制.     

“薛定谔猫”—宏观量子叠加态

综述了近年来在量子光学方面关于“薛定谔猫”态的研究进展，包括其渊源，定义，制备，性质和可能的应用，“薛定谔猫”态本质上是两个宏观可区分的态相干叠加，它涉及量子力学的基本问题，对样一个问题进行研究，将有助于对量子力学的解释进行探讨。     

利用介观LC电路制备薛定谔猫态

提出了一种制备相干态的叠加态，即薛定谔猫态的方案. 该方案是基于将外加冲激信号作用于介观LC电路系统而设计的. 在该薛定谔猫态下，介观电路系统有非经典的量子压缩效应. 关键词： 介观LC电路 冲激信号 薛定谔猫态     

20超导量子比特薛定谔猫态制备

最近几年,量子计算、量子模拟与量子信息研究发展迅速,人们特别关注量子计算平台的可扩展性,即如何实现更多量子比特的相干操控。超导量子计算平台可集成多个量子比特,相干时间长,操控和读出精度高,是实用化、可扩展量子计算主要技术路线之一。     

在双光子Jaynes-Cummings模型中制备薛定谔猫态

提出一个制备光场具有可控制的权重因子的N+1个相干态的叠加态的方案.它是基于双光子共振相互作用中对通过腔中的原子进行选态测量.     

用于光学薛定谔猫态制备的滤波设计与滤波腔腔长测量

光学薛定谔猫态不仅是量子力学基本问题的主要研究对象之一,也是连续变量量子信息的重要资源.在其实验制备中,对触发光路进行滤波操作是决定猫态的纯度、产率等重要参数的关键环节.本文介绍实验中的滤波设计以及滤波腔腔长的测量方法.依据设计要求,腔长l_FC应满足条件189μm> l_FC> 119μm,如此短的腔长用常规方法难以较准确地测量.利用高阶横模的古依相移测得腔长为141μm,满足设计要求.该测量方法不依赖于腔内任何介质的色散等特性,具有一定的普遍性.     

在非线性J—C模型系统中制备“薛定谔猫态”

证明在含有克尔介质的双光子Ｊ－Ｃ模型系统中通过对原子的测量可以制备“薛定谔猫态”。选择适当的测量时间，原子初态及非线性系数，即可产生偶相干态，奇相干态和Ｙ－Ｓ相干态。     

非线性Jaynes-Cummings模型中的薛定谔猫态

本文采用密度算符间的距离论证了非线性(强度相关)Jaynes-Cummings模型在初始相干光场很强的条件下光场周期地演化为薛定谔猫态,且薛定谔猫态的特性取决于原子的初态。     

薛定谔猫态的产生与探测及其对Jaynes-Cummings模型的影响

利用大失谐情况下的简并喇曼过程和双光子Jaynes-Cummings模型来产生电磁场中的宏观量子叠加态,即薛定旋风谔猫态,并探讨如何用零频检测的方法来探测这些态。研究了当电磁场初态为薛定谔猫态时,对强度耦合的Jaynes-Cummings模型中原子反转的崩塌与再生现象的影响,将在以相干态为初态所产生的原子反转的崩塌区产生不同程度的再生现象。 关键词：     

宏观量子叠加态（薛定谔猫态）特性

薛定谔猫态是宏观可区分的量子叠加态，本文推导两个成份的光学猫态的平均光子数，二阶相干度的表达式及猫态的光子数分布，揭示出猫态的某些性质。     

利用Raman相互作用制备双模SU(2)薛定谔猫态

首先将腔场制备成双模SU(2)态，然后不断注入与腔场发生Raman相互作用的V型三能级原子，通过原子一腔场相互作用生成腔场一原子纠缠，依次通过对原子进行选择性测量，利用波包塌缩原理，即可获得双模SU(2)场纠缠态。     

我国科学家实现六光子薛定谔猫态

中国科技大学微尺度物质科学国家实验室潘建伟教授和同事杨涛、陆朝阳等，最近通过实验成功制备出国际上纠缠光子数最多的薛定谔猫态和可以直接用于量子计算的簇态，刷新光子纠缠和量子计算领域的两项世界纪录．该项研究成果以封面标题的形式发表在最新一期英国《自然》杂志的子刊《自然一物理》上．审稿人评价其是“光学量子计算领域至今最先进的实验工作”和“一个出色的成就，为量子计算、量子纠错和量子力学基本问题的研究铺平了道路”．     

“薛定谔猫”实验成为现实

“薛定谔猫”实验成为现实过去只在纸上谈论的量子力学假想实验，最近已在量子光学实验室中成为真实的实验，这些实验涉及的是单原子、光子、某整体量子系统的量子部分的行为，等等，而研究结果揭示了量子理论更深刻的解释，特别是关于电磁场的最子性质、一对量子体系之间...     

薛定谔猫态中测量相位算符的压缩效应

利用Ｂａｒｎｅｔｔ和Ｐｅｇｇ提出的测量相位算符讨论了薛定谔猫态中测量相位算符的压缩效应。结果表明,压缩特性与叠加参数有关系,并且随着叠加参数的增加其压缩效应逐步减弱。     

关于Jaynes-Cummings模型中薛定谔猫态的确切形式

文章采用密度算符之间的距离论证了Ｊａｙｎｅｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型中薛定谔猫态的确切形式有关文献关于Ｊａｙｎｅｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型中薛定谔猫态的讨论给予了修正。     

利用原子与光场的非最大纠缠态传送薛定谔猫态

利用二能级原子与腔场的共振相互作用Jaynes-Cummings(J-C)模型，制备出原子与光场的纠缠态，通过改变相互作用时间，可以控制纠缠态的纠缠程度。提出了利用这个原子与光场的非最大纠缠态，通过大失谐的J-C模型传送腔场的薛定谔猫态的方案。     

边界振动的微腔中薛定谔猫态的产生

采用全量子理论,考虑了边界振动的微腔(振动边界视作频率为ωm的量子谐振子)与单模辐射场构成的系统,在薛定谔绘景中,给出了系统的时间演化算符,得到了系统的态函数随时间的演化关系.结果表明,当振动边界回到初态时的腔场态能给出许多与已有文献不同的薛定谔猫态,且通过调整单模辐射场的频率可以选择想要的薛定谔猫态.