反馈法定位两原子之间的相对位置

研究了置于一个单模驻波光腔中的两个二能级原子,通过利用测量场的正交分量的方法定位这两个原子位置的情况. 发现在不考虑腔损耗的条件下,利用此方法即可很好地定位两原子的位置. 若考虑腔损耗时,通过将测量所输出的信号反馈回光腔中的方法可降低由腔损耗所导致两原子定位能力的损害程度. 关键词： 两个二能级原子 场的正交分量 反馈 定位     

选择原子测量对原子偶极压缩效应的影响

考虑两个初始处于纠缠态的A型三能级原子,将其中一原子注入双模腔中与光场发生共振相互作用的情况.采用数值计算方法,研究了对腔外原子的选择测量对腔内原子偶极压缩效应的影响.研究结果表明:采用选择原子测量方法,通过对腔外原子进行选择性测量,可增强腔内原子的偶极压缩效应.     

对腔外原子操作时腔内原子的发射性质

考虑初始处于W态的三个双能级原子，将其中两个分别注入处于真空态的两个腔中，发生共振相互作用。通过对腔外原子进行适当的旋转及测量，可使腔场发射双模压缩光，并且当旋转角度发生变化时，压缩的程度也会发生变化。     

原子测量对耦合腔系统中纠缠特性的影响

考虑将W态中的两个二能级原子分别注入耦合腔A和B中,并且原子与腔场发生共振相互作用的情况.利用Negativity熵来描述两子系统间的纠缠,采用数值计算方法研究了腔内原子与原子间、腔场与腔场间和原子与腔场间的纠缠特性.通过对是否进行腔外原子选择性测量的结果的比较,讨论了原子选择性测量对纠缠性质的影响.研究了腔场间的耦合...     

基于低Q腔光子Faraday旋转的远程态制备

基于低Q腔中单光子的输入与输出关系,提出了利用偏振光Faraday旋转分别遥远制备单原子态和两原子纠缠态的可行方案.研究结果表明,当初始原子态的系数为实数时,通过选择合适的偏振光、腔场与原子相互作用系统的参数,单原子态与两原子纠缠态的远程制备均可确定性地得以实现.与以前的原子态远程制备方案相比,本文方案采用光子作为飞行比特来传递量子信息,故原则上可实现原子态的真正长距离制备.由于原子态的信息编码在耗散单边腔囚禁的Λ型三能级原子的两个基态能级,且原子仅虚激发,因此本文方案对腔衰减和原子自发辐射不敏感.此外,本文所提出的两种方案不需要两体或多体正交测量,仅涉及单体直积态测量,而且两种方案都工作在低Q腔,不需要原子与光腔的强耦合,从而有效降低了实验难度.     

选择原子测量对原子与光场耦合中场量子特性的影响

考虑两个初始处于纠缠态的Λ型三能级原子,将其中一原子注入双模腔中与光场发生共振相互作用的情况.采用数值计算方法,研究了对腔外原子的选择测量对双模光场的压缩效应和反聚束效应的影响.研究结果表明:采用选择原子测量方法,可实现光场压缩效应和反聚束效应的明显增强.     

囚禁在不同腔中的两原子相位门的实现

逻辑门操作特别是远距离qubit间态的控制是实现量子通讯和量子计算的一个关键组元.这里我们利用两个光腔的单向耦合和光子的干涉效应,提出了实现分别被囚禁在光腔中的两原子相位门方案.用两束与腔共轴的经典光驱动一个双模腔原子系统,使腔场和原子纠缠起来.携带着第一个原子信息的腔场从腔中泄漏出来,经PBS分成两束光脉冲,一束进入第二个腔并和第二个原子相互作用.当再次被腔反射后又和第二束光脉冲在另一个PBS上发生干涉.用两个单光子探测器观测,依据测量结果对第一个原子进行某些局域操作,这样就实现了两原子的相位门操作.该方案的可扩展性强,同时数值计算的结果表明可不受Lamb-Dick极限限制.     

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。     

粒子数场对双原子纠缠演化的影响

考虑初始处于纠缠态的两原子,分别以一定的速率依次通过高Q粒子数场,利用negativity度量纠缠的方法,研究了两原子之间的纠缠演化与原子初态和光场状态的关系,并与两原子同时在腔场时的情况做了比较.发现:当粒子数场为真空场时,两种模型下双原子纠缠度均做周期性演化;当粒子数场为非真空场时,双原子纠缠度都会出现纠缠猝死现象.并进一步研究了该现象随初始纠缠参量θ、粒子数n的变化关系以及与环境(腔场)的纠缠转移问题.     

耗散腔场中两个∧型原子的纠缠特性

利用超算符方法求解幅值损耗腔中两个∧型三能级原子与相干光场相互作用系统的主方程,并利用量子条件熵研究了两个初始为|Ψa(0)＞和|Φa(0)＞纠缠态的原子与光场作用过程中原子的纠缠演化特性.讨论了不同初始原子纠缠度,不同耗散系数以及不同平均光子数对两原子纠缠度的影响.结果表明:①当原子初始处于|Ψa(0)＞类纠缠态时,其纠缠度随光场强度以及腔场衰减系数演化.当腔不存在耗散时,纠缠度呈周期性振荡;当腔存在耗散时,纠缠度呈衰减振荡并趋于稳定值;且光强越弱,其稳定值越大;衰减系数越大纠缠达到稳定值所需时间越短.②原子初始处于|Φa(0)＞类纠缠态时,其纠缠度只与原子初始纠缠度有关,不随其他因素变化.     

Two-atom spontaneous emission in a detuned damped cavity

By using a new technique developed recently exact closed equations of motion for expectation values for spontaneous emission from two two-level atoms in a detuned damped cavity are derived. These equations are solved numerically for different values of the cavity damping and detuning. It is pointed out that the spontaneous emission is inhibited if the cavity is detuned. Moreover, by comparing the result of the single-atom case with that of the two-atom case it is shown that the collective effects can be suppressed by changing the cavity damping and detuning.     

Entanglement Dynamics of Two Atoms in the Squeezed Vacuum and the Coherent Fields

We investigate the entanglement dynamics of two atoms in a double damping Jaynes-Cummings model. The two atoms are initially in the Bell states and each is in a squeezed vacuum cavity field or coherent cavity field. Compared with the case in coherent field, the atomic entanglement in the squeezed vacuum field is stronger under the same conditions. The results show that we can adopt appropriate parameters such as mean photon number, detuning, the atomic spontaneous decay and the cavity decay, to realize better control of atomic entanglement in quantum information processing. What’s worth mentioning is that proper choosing of the last two parameters enables us to decrease disentanglement period and postpone the moment when the entanglement disappears. Finally, the atomic entanglement in double damping and non-identical Jaynes-Cummings model is obtained

     

Implementation of quantum search scheme by adiabatic passage in a cavity--laser--atom system

This paper proposes a scheme for implementing the adiabatic quantum search algorithm of different marked items in an unsorted list of N items with atoms in a cavity driven by lasers. N identical three-level atoms are trapped in a single-mode cavity. Each atom is driven by a set of three pulsed laser fields. In each atom, the same level represents a database entry. Two of the atoms are marked differently. The marked atom has an energy gap between its two ground states. The two different marked states can be sought out respectively starting from an initial entangled state by controlling the ratio of three pulse amplitudes. Moreover, the mechanism, based on adiabatic passage, constitutes a decoherence-free method in the sense that spontaneous emission and cavity damping are avoided since the dynamics follows the dark state. Furthermore, this paper extends the algorithm with m (m>2) atoms marked in an ideal situation. Any different marked state can be sought out.     

基于腔QED系统的几何量子失谐及其传送

研究了基于腔量子电动力学（腔QED）系统的几何量子失谐及其传送。该系统包括两个独立的子系统,每个子系统由两个二能级原子与单模腔共振相互作用。结果表明,所有初始存储在原子A1A2中的几何量子失谐最终被转移到原子B1B2和腔C1C2。同时,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2的几何量子失谐在该量子系统中可以发生猝死（DSD）以及纠缠突然死亡（ESD）。但是,在该量子系统中几何量子失谐不能完全由于原子的自发辐射和腔衰减而复活。此外,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2几何量子失谐的量,取决于其纯度p,并与其成比例,p的值越小,几何失谐越小。它也表明,在原子自发辐射和腔衰减的情况下,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2的几何量子失谐将经历振荡衰减并最终衰减到零。不过,在没有原子自发辐射和腔衰减的情况下,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2的几何量子失谐却没有衰减。     

基于腔QED系统的几何量子失谐及其传送

研究了基于腔量子电动力学（腔QED）系统的几何量子失谐及其传送。该系统包括两个独立的子系统,每个子系统由两个二能级原子与单模腔共振相互作用。结果表明,所有初始存储在原子A1A2中的几何量子失谐最终被转移到原子B1B2和腔C1C2。同时,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2的几何量子失谐在该量子系统中可以发生猝死（DSD）以及纠缠突然死亡（ESD）。但是,在该量子系统中几何量子失谐不能完全由于原子的自发辐射和腔衰减而复活。此外,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2几何量子失谐的量,取决于其纯度p,并与其成比例,p的值越小,几何失谐越小。它也表明,在原子自发辐射和腔衰减的情况下,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2的几何量子失谐将经历振荡衰减并最终衰减到零。不过,在没有原子自发辐射和腔衰减的情况下,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2的几何量子失谐却没有衰减。     

Control and Transfer of Entanglement between Two Atoms Driven by Classical Fields under Dressed-State Representation

We have studied the dynamics and transfer of the entanglement of the two identical atoms simultaneously interacting with vacuum field by employing the dressed-state representation. The two atoms are driven by classical fields. The influence of the initial entanglement degree of two atoms, the coupling strength between the atom and the classical field and the detuning between the atomic transition frequency and the frequency of classical field on the entanglement and atomic linear entropy is discussed. The initial entanglement of the two atoms can be transferred into the entanglement between the atom and cavity field when the dissipation is neglected. The maximally entangled state between the atoms and cavity field can be obtained under some certain conditions. The time of disentanglement of two atoms can be controlled and manipulated by adjusting the detuning and classical driving fields. Moreover, the larger the cavity decay rate is, the more quickly the entanglement of the two atoms decays.     

Transformation of bipartite non-maximally entangled states into a tripartite W state in cavity QED

We present two schemes for transforming bipartite non-maximally entangled states into a W state in cavity QED system, by using highly detuned interactions and the resonant interactions between two-level atoms and a single-mode cavity field. A tri-atom W state can be generated by adjusting the interaction times between atoms and the cavity mode. These schemes demonstrate that two bipartite non-maximally entangled states can be merged into a maximally entangled W state. So the scheme can, in some sense, be regarded as an entanglement concentration process. The experimental feasibility of the schemes is also discussed.     

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     

耗散腔中简并Raman耦合系统中光场的相位特性

利用Pegg-Barnett相位理论,研究了耗散腔中两个A型原子与相干态光场在Raman相互作用下光场的相位特性,并讨论了光场平均光子数和腔场耗散系数对光场相位特性的影响.结果表明:当腔不存在损耗时,光场相位分布概率以π/λ作周期性振荡;且在t=nπ/λ时刻,光场和原子是退纠缠的,相位分布概率曲线在极坐标图中呈单叶型结构;但在演化周期内,由于光场与原子的相互作用相位分布概率曲线会劈裂为多叶型结构.当腔场存在损耗时,相位分布概率的叶型结构会向中心扩散最终变为一个圆,即表明在考虑腔场耗散时光场的相位最终会变为随机分布;而且腔的耗散系数越大,光场相位越快趋于随机分布.另外,随光场的平均光子数增大,光场相位分布趋于集中.光场相位涨落受到腔场耗散的影响呈现出衰减周期振荡最终达到稳定值,而且达稳定值所需时间随耗散系数的增大而缩短.