费米环境中两个三能级原子系统的纠缠演化

利用负性纠缠度(negativity)研究了两个三能级原子系统在费米环境中的纠缠演化问题-结果表明,两个三能级原子系统的纠缠演化不仅依赖于系统和环境的相互作用强度,而且还依赖于系统所处的具体量子态-通过例子发现,系统和环境相互作用强度越大,纠缠衰减越快;对于纯态,仅当时间趋于无穷时纠缠才被完全破坏;对于混态,则在有限的时间内纠缠即被彻底破坏-通过一般的分析找到了一类免退相干的量子子空间-在这些子空间中,量子态不受环境的影响,故其纠缠不变-研究有助于理解费米环境造成的退相干对玻色系统纠缠的影响- 关键词： 费米环境 纠缠演化 两个三能级原子     

微波场驱动三能级原子系统的自感应透明现象

讨论光微波场驱动的三能级原子系统与光脉冲相互作用的动力学过程,推导出光学面积定理,并研究自感应透明现象,发现在特殊条件下该体系的某些性质与二能级原子体系一样。 关键词：     

二项式光场与级联三能级原子的量子纠缠

利用量子熵理论，研究了二项式光场与级联三能级原子的量子纠缠，讨论了光场与原子的初始参量对其量子纠缠性质的影响.结果表明，利用二项式光场的特性，可以揭示从相干态到数态之间的所有态光场与三能级原子相互作用时的量子纠缠性质.选择适当的系统参数可以制备稳定的光场-原子qutrit纠缠态. 关键词： 二项式光场 级联三能级原子 光场熵 量子纠缠     

两个V型三能级原子系统的纠缠突然死亡与复苏

研究了在真空辐射场作用下,两个V型三能级原子系统的纠缠随时间的演化特性.发现当两原子间距较远,自发辐射会导致纠缠退化,甚至导致纠缠突然死亡,而原子激发态衰变的速率会影响纠缠死亡的时间;当两原子间距非常小,由于原子间的合作效应,死亡后的纠缠会在一段时间后复苏,初始的纠缠和复苏的纠缠由不同的原因引起.     

三能级原子与奇偶纠缠相干光作用的光场压缩

采用求解薛定谔方程和数值计算方法,研究了V型三能级原子与双模奇偶纠缠相干光场相互作用过程中的光场压缩效应,讨论了压缩效应与双模奇偶纠缠相干光场的纠缠程度、系统失谐量、双模光场的平均光子数和原子基态概率幅的依赖关系。结果表明：光场压缩效应与双模奇偶纠缠相干光场的纠缠程度、失谐量、平均光子数和原子初态相关联：双模纠缠相干光场处于非纠缠状态时的光场压缩量比光场处于纠缠状态时要大;原子处在单纯的基态或激发态时光场都有明显的压缩现象出现;而原子初态中基态和激发态的概率幅较接近时无光场压缩现象;无论光场是否处于纠缠态,只有两模平均光子数接近时,光场才会出现压缩效应。     

非旋波近似下Λ型三能级原子与相干态光场的量子纠缠

在非旋波近似下,利用相干态正交化展开方法,对相干态光场与Λ型三能级原子相互作用的量子场熵进行了精确求解.利用量子熵理论讨论了耦合强度、平均光子数以及初始时刻原子处于不同的能级对量子纠缠的影响.数值计算的结果表明:当初始时刻原子处于激发态时,量子纠缠在较短的时间内就能演化到最大值,随着平均光子数的增大,纠缠演化的周期性逐渐明显;原子初始时刻处于三个能级的叠加态会使初始阶段量子纠缠显著降低;与旋波近似下的结果不同的是,随着耦合强度以及平均光子数的增加,非旋波项的贡献显著增强,使得量子纠缠演化曲线出现小锯齿状的振荡.     

双模量子腔场中两Λ型三能级原子的纠缠演化特性

本文采用Λ型三能级原子模型，其两个低能态之间的耦极跃迁是被禁戒的，考虑两个此种原子与一双模量子腔场的喇曼耦合模型，在双光子共振和单光子大失谐条件下，绝热消去了系统哈密顿量中原子的激发态，而研究两低能态间的纠缠。     

弱测量对四个量子比特量子态的保护

廖湘萍等(Chin.Phys.B 23 020304,2014)指出弱测量和弱测量反转操作可以保护三个量子比特的纠缠,提高保真度.本文将弱测量方法推广至四个量子比特的情况,研究了几种典型四个量子比特量子态的演化.结果表明:在振幅阻尼通道中,弱测量方法能够有效地提高系统量子态的保真度.分析了影响量子态保真度的各种因素,对比了不同量子态的演化特征,划分了量子态保真度提高的敏感区域.最后,对弱测量方法抑制量子态衰减的内在机制做了合理的物理解释.     

利用双模腔场与V型三能级原子共振作用隐形传送腔场纠缠态

提出了一种利用双模腔场与V型三能级原子共振相互作用隐形传送腔场纠缠态的方案.该方案不需要进行Bell基测量,成功几率为1/16.     

Λ型三能级原子与一个双模腔场的纠缠动力学特性

本文研究了由一个Λ型三能级原子和一个双模腔场构成的系统,在仅考虑1个激发态的情况下,通过对原子、腔模1、腔模2被激发概率的计算,以及对原子冯诺依曼熵的计算,讨论了原子与腔模的耦合强度和失谐系数变化对系统的纠缠动力学特性的影响.研究结果表明:原子熵随时间演化呈周期性,耦合系数影响着原子纠缠度的变换频率,呈正相关,而影响原子纠缠度大小的则是失谐系数,呈负相关.     

Protecting Distribution Entanglement by Weak Measurement and Reversal under Various Decoherence Sources

Protection of entanglement from disturbance of the environment is an essential task marion processing. We examine the validity and limitation of the weak measurement and reversal in quantum infor- （WMR） operation in the protection of distributed entanglement from various decoherence sources. Since the entanglement variation can be investigated analytically for an arbitrarily entangled bipartite pure state under three kinds of typical noisy quantum channels, we show explicitly that the WMR operation indeed helps for protecting distributed entanglement from ampli- tude damping and phase damping, but not for depolarizing. Bxperimental feasibility for testing our results is discussed using current laboratory techniques.     

在有限温度下运用弱测量保护量子纠缠

根据单量子比特的映射, 提出一个在有限温度下运用弱测量保护两量子比特纠缠的方案. 在两个可通过局域幺正变化实现的等价的初始纠缠进入广义振幅阻尼信道前后, 对其分别进行弱测量, 并对四个弱测量的参数做全面的优化, 获取最大共生纠缠C_r 和弱测量参数m, n的解析表达式, 然后再进一步研究弱测量参数与信道参数的关系. 发现这种基于弱测量的纠缠保护方法在某些情况下可以有效地提高纠缠, 甚至可以避免纠缠的突然死亡. 当信道参数r一定时, 对不同的参数p,初始态|ψ>纠缠达到最大值时对应的弱测量参数m的取值一样, 共生纠缠关于p=0.5对称, 而初始态|φ>对应的参数m的取值不同; 在参数p一定、参数r不同、初始态|ψ>或|φ>的情况下, 当纠缠度取最大值时, 弱测量参数m的取值不变, 且随着r的增加, 纠缠度减少. 通过对信道参数的分析, 发现可以选择合适的信道参数和初始态来获得较大的纠缠.     

Enhancement of the Quantum Coherence in a Hierarchical Environment System by Weak Measurement and Weak Measurement Reversal

The quantum coherence of a two-qubit system in which each qubit is coupled to its own hierarchical environment is studied. The effect of the hierarchical environment is explored in order to improve the coherence effectively. It is discovered that the dynamics of coherence can be manipulated by the number N of the second-layer cavities ($m_n$), the coupling strengths Ω₀, Ω, κ, respectively for the qubit-cavity (m₀), nearest-neighbor, and m₀-$m_n$ cavities. It depends also on the decay rate Γ of second-layer cavities. Furthermore, an effective scheme for enhancing coherence is proposed by using weak measurement and weak measurement reversal. The explicit conditions of the optimal measurement strengths to improve the coherence comparatively are derived. It is seen that the final stable value of the coherence is independent of the number N of second-layer cavities but is related to the weak measurement strength m when the coupling strength between two nearest-neighbor cavities is taken into account.     

多粒子纠缠的保护方案

量子纠缠是量子信息的重要物理资源. 然而当量子系统与环境相互作用时, 会不可避免地产生消相干导致纠缠下降, 因此保护纠缠不受环境的影响具有重要意义. 振幅衰减是一种典型的衰减机制. 如果探测环境保证没有激发从系统中流出, 即视为对系统的一种弱测量. 本文基于局域脉冲序列和弱测量, 提出了一种可以保护多粒子纠缠不受振幅衰减影响的有效物理方案, 保护的对象是在量子通信和量子计算中发挥重要作用的Cluster态和Maximal slice态.     

振幅衰减模型中弱相干光场的退相干

利用热纠缠态表象求解密度矩阵主方程的方法,给出了任意时刻振幅衰减模型中弱相干场密度算符的表示式。采用数值计算方法计算了弱相干光场的压缩效应、统计性质和Wigner函数。讨论了耗散对这些量子特性的影响。研究结果表明:随衰减时间的增大,弱相干场的压缩效应、统计性质和Wigner函数的负性等非经典效应均减弱。     

Conversion of Knill–Laflamme–Milburn Entanglement to Greenberger–Horne–Zeilinger Entanglement

Schemes for converting photonic polarized‐entangled Knill–Laflamme–Milburn (KLM) states to Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ) states are proposed using weak cross‐Kerr nonlinearity and X‐quadrature homodyne measurement. Analyses show that the two‐qubit (Bell state) and three‐qubit conversion cases have very high fidelities and close‐to‐unity probabilities. The conversion processes are robust against photon loss. The schemes linking these two entangled states may be helpful to the study of quantum information processing based on them.     

Entanglement, Joint Measurement, and State Reduction

Entanglement is perhaps the most important new feature of the quantum world. It is expressed in quantum theory by the joint measurement formula. We prove the formula for projection valued observables from a plausible assumption, which for spacelike separated measurements is a consequence of causality. State reduction is simply a way to express the joint measurement formula after one measurement has been made, and its result known.     

Protecting Distribution Entanglement for Two-Qubit State Using Weak Measurement and Reversal

Protection of entanglement from disturbance of the environment is an essential task in quantum information processing. We investigate the effect of the weak measurement and reversal (WMR) on the protection of the entanglement for an arbitrarily entangled two-qubit pure state from these three typical quantum noisy channels, i.e., amplitude damping channel, phase damping channel and depolarizing quantum channel. Given the parameters of the Bell-like initial qubits’ state |ψ〉 = a|00〉 + d|11〉, it is found that the WMR operation indeed helps for protecting distributed entanglement from the above three noisy quantum channels. But for the Bell-like initial qubits’ state |?〉 = b|01〉 + c|10〉, the WMR operation only protects entanglement in the amplitude damping channel, not for the phase damping and depolarizing quantum channels. In addition, we discuss how the concurrence and the success probability behave with adjusting the weak or the reversal weak measurement strength.