利用双光子过程实现量子信息转移

提出了一个利用耦合双原子同时与大失谐的双光子Jaynes-Cummings模相互作用实现量子信息转移的方案.通过控制原子与腔场的相互作用时间及量子位的旋转操作角,可以实现原子与原子之间及原子与腔场之间的量子信息转移,而包含在欲转移量子态上的信息可被完全擦除. 关键词： 二能级原子 双光子Janeys-Cummings 模型 量子信息转移 偶极-偶极相互作用     

Tavis-Cummings模型中两纠缠原子纠缠的演化特性

研究了两个纠缠的两能级原子与单模粒子数场进行相互作用系统中两原子的纠缠演化.结果表明：两个原子之间的纠缠呈现出周期性的演化特性，初始两原子的状态、原子之间的偶极相互作用和粒子数场对腔中两个原子的纠缠有着显著的影响.发现适当选择原子的初态，两原子会永远处于最大纠缠态. 关键词： 量子纠缠 偶极-偶极相互作用 部分转置矩阵负本征值 纠缠原子     

两二能级原子在共同环境下的量子关联动力学

通过精确求解带有偶极-偶极相互作用的两个二能级原子与一个共同热库相互作用模型, 得到了两原子间量子纠缠和量子失谐(quantum discord)的解析表达式. 综合考虑了环境的非马尔可夫效应、原子间的偶极-偶极相互作用以及原子的本征频率同腔模中心频率之间的失谐量对两原子间量子纠缠和quantum discord的影响. 研究显示: 在非马尔可夫机制下, 且原子的本征频率与腔模中心频率是共振时, 当两原子初态处于纠缠态时, 原子间偶极-偶极相互作用可以显著抑制包括量子纠缠和quantum discord等量子关联的衰减, 更特别的是, 如果原子的本征频率同腔模中心频率有一定的失谐时, 利用原子间偶极-偶极相互作用可大大地延长两原子退纠缠的时间; 当两原子初态处于可分离态时, 从短时间来看, 原子间偶极-偶极相互作用可以提高量子纠缠和quantum discord振荡的振幅,而在长时间极限下, 原子间偶极-偶极相互作用不会改变量子纠缠和quantum discord达到的稳定值. 最后, 讨论了原子间偶极-偶极相互作用对量子纠缠和quantum discord动力学不同的影响. 关键词： 量子纠缠 量子失谐 共同环境 偶极-偶极相互作用     

利用双光子过程耦合腔系统实现量子信息转移

给出了利用两个二能级原子和耦合腔双光子过程相互作用系统实现量子信息转移的方案。该方案中二能级原子通过双光子跃迁与单模腔场发生共振相互作用。通过控制原子与光场的相互作用时间,实现量子信息从一个原子转移到另一个原子。     

利用三原子W类纠缠态在腔量子电动力学体系中实现单原子态的远程制备

提出了两个利用三原子W类纠缠态作为量子通道.在腔量子电动力学(QED)体系中实现单原子态的远程制备方案:一个是接收者借助于原子与单模腔场之间的大失谐相互作用实现初始态重建,另一个则是接受者利用原子与单模腔场之间的共振相互作用完成远程态制备.两方案中都涉及到了一位发送者和两位接收者,发送者可以将被传送态远程制备到两位接收者中的任何一位的手中,而另一位接受者必须为其提供必要的协助.表明利用原子与腔场之间的大失谐相互作用的方法可以很好地克服腔场的消相干,降低对腔品质因子的要求;而利用共振相互作用的方法则无需引入辅助原子,操作简便.但不论采用何种方法,实现单原子远程态制备的总成功概率是相同的.     

利用大失谐腔场中的两个原子实现量子相位门

本文讨论同时囚禁于单模、大失谐腔场中两个不同原子构成的系统,结论指出:只要仔细选择两不同原子的跃迁频率差、原子与腔场相互作用时间,可实现一个快速的量子相位门。这一方案不需要辅助的原子能级。     

纠缠态原子与压缩真空场Raman 相互作用的量子信息保真度

利用全量子理论和数值计算方法研究了两个全同的纠缠二能级原子与压缩真空场Raman相互作用的量子信息保真度.结果表明,系统、原子和场的保真度随初始光场的压缩参数的增加而急剧减小,且与两原子体系的纠缠度和原子间偶极-偶极相互作用强度相关联.     

非简并双光子Tavis-Cummings模型系统中原子间相互作用对系统量子行为的影响

应用全量子理论,研究了与双模真空场作用的非简并双光子Ｔａｖｉｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型中原子的粒子数布居差和原子偶极矩压缩的时间演化特性,着重讨论了原子间偶极－偶极相互作用对系统的量子行为的影响。     

多腔场猫态制备新方案研究

我们提出了一个制备多腔场薛定谔猫态的新方案.在这个方案里,我们需要一个两能级原子和几个铜的单模腔.其中,原子跃迁频率与各腔场频率是大失谐的.将原子同时注入几个腔中,原子与各腔同时发生相互作用.系统按大失谐情况下J-C模型演化.着重讨论了三腔场薛定谔猫态的制备,我们的方案可以很容易被推广到多腔场薛定谔猫态的制备.     

Kerr介质中压缩真空场与耦合双原子依赖强度耦合系统原子偶极压缩

研究了存在Kerr介质时依赖强度耦合单模压缩真空场与耦合双原子非共振相互作用系统中原子的偶极压缩,运用数值方法讨论了系统参数对原子偶极压缩的影响.结果表明:Kerr介质、失谐量、原子间相互作用、光场初始压缩因子和原子的初始状态对原子偶极压缩有较大的影响.     

利用腔QED实现量子态转移

利用两个二能级原子和用光纤联接的两个单模光腔构成的系统,给出了实现量子态转移的方案。该方案中两个二能级原子分别处于用光纤联接的单模腔中,并同时与光场发生共振相互作用。通过控制原子与光场的相互作用时间,实现量子态的转移。     

利用腔QED实现量子态转移

利用两个二能级原子和用光纤联接的两个单模光腔构成的系统,给出了实现量子态转移的方案。该方案中两个二能级原子分别处于用光纤联接的单模腔中,并同时与光场发生共振相互作用。通过控制原子与光场的相互作用时间,实现量子态的转移。     

利用高阶拉盖尔-高斯横模精确测量法布里-珀罗腔内原子的运动轨迹

研究了冷原子与法布里-珀罗腔内拉盖尔-高斯横模强耦合相互作用体系的透射光谱, 分析了透射光谱与原子在腔中运动轨迹的关系. 结果表明, 与厄米特-高斯横模相比, 拉盖尔-高斯横模的腔场与原子的最大耦合系数几乎不随阶数的增加而变化, 使得探测光谱的对比度受模式阶数的影响较小. 在拉盖尔-高斯横模场分布的圆环边缘附近, 原子运动轨迹的微小偏移会引起透射光谱的很大变化, 因此在这些位置可以实现原子运动轨迹的高精度探测.     

利用多光子相互作用实现量子信息传递

利用全量子理论,研究了多原子-腔场系统中多光子相互作用的过程,给出了不同情况下系统的一般演化式,发现利用此过程可实现量子纠缠信息的传递:只要控制腔场与原子相互作用的时间即原子以特定速度通过腔场时,处于基态的原子与存储纠缠信息的腔场相互作用的结果使原子获得量子纠缠信息;相反,纠缠原子中的量子纠缠信息也可传递给处于真空态的腔场;基态原子作为"飞行的量子比特"还可将量子纠缠信息从一个腔场传递到另一个腔场。该结论适应于讨论任意多个原子-腔场系统中任意多个光子相互作用的普遍情形。     

Controlling quantum discord dynamics in cavity QED systems by applying a classical driving field with phase decoherence

We investigate a two-level atom interacting with a quantized cavity field and a classical driving field in the presence of phase decoherence and find that a stationary quantum discord can arise in the interaction of the atom and cavity field as the time turns to infinity.We also find that the stationary quantum discord can be increased by applying a classical driving field.Furthermore,we explore the quantum discord dynamics of two identical non-interacting two-level atoms independently interacting with a quantized cavity field and a classical driving field in the presence of phase decoherence.Results show that the quantum discord between two atoms is more robust than entanglement under phase decoherence and the classical driving field can help to improve the amount of quantum discord of the two atoms.     

Controlling quantum discord dynamics in cavity QED systems by applying a classical driving field with phase decoherence

We investigate a two-level atom interacting with a quantized cavity field and a classical driving field in the presence of phase decoherence and find that a stationary quantum discord can arise in the interaction of the atom and cavity field as the time turns to infinity. We also find that the stationary quantum discord can be increased by applying a classical driving field. Furthermore, we explore the quantum discord dynamics of two identical non-interacting two-level atoms independently interacting with a quantized cavity field and a classical driving field in the presence of phase decoherence. Results show that the quantum discord between two atoms is more robust than entanglement under phase decoherence and the classical driving field can help to improve the amount of quantum discord of the two atoms.     

3D dissipative motion of atoms in a strongly coupled driven cavity

We develop quantum models for the combined external and internal motion of atoms in a strongly coupled driven cavity mode including the transverse degrees of freedom. Using a simplified Gaussian mode function we determine the parameter regimes and prospects of 3D cooling and confinement of one or two atoms in the cavity field. Analysing the field dynamics for slow atoms traversing the cavity, we show that the spectrum of the transmitted and spontaneously scattered light contains ample information on the motional dynamics of the atom and can be nicely used to investigate the cooling properties of the system. Including several atoms in the dynamics we show how motional correlations build up by the common interaction with the cavity field. This can be looked upon as collisions at far distance and can be monitored via the transmitted field dynamics. Received 5 March 1999 and Received in final form 4 May 1999     

Generation of a four-atom entangled cluster state in cavity QED

We propose a method of generating a four-atom entangled cluster state by considering two kinds of the atoms–cavity field interaction in cavity QED. During the preparation the cavity is only virtually excited no quantum information will be transferred from the atoms to the cavity and thus the scheme is insensitive to the cavity field states and cavity decay. The scheme can also be used to generate the cluster state for the trapped ions.