神经网络量子态及其应用

神经网络量子态是由人工神经网络所表示的量子态。得益于机器学习,尤其是深度学习近年来取得的突破性进展,神经网络量子态的研究得到了广泛的关注,成为当前的热点前沿方向。文章将介绍不同的神经网络量子态,其物理性质与典型应用场景,最新进展,以及面临的挑战。     

Dynamics of a multi-mode maximum entangled coherent state over an amplitude damping channel

The dynamics of the maximum entangled coherent state traveling through an amplitude damping channel is investigated. For small values of the transmissivity rate, the traveling state is very fragile to this noise channel, which suffers from the phase flip error with high probability. The entanglement decays smoothly for larger values of the transmissivity rate and speedily for smaller values of this rate. As the number of modes increases, the traveling state over this noise channel quickly loses its entanglement. The odd and even states vanish at the same value of field intensity.     

压缩相干态光场与Λ型三能级原子相互作用的纠缠特性

利用量子熵理论,研究了压缩相干态光场与Λ型三能级原子的量子纠缠随时间的演化特性.结果表明：光场与原子纠缠度依赖于初态原子能级叠加系数、光场压缩参量、相干态振幅参量及失谐量与耦合系数之比.当光场压缩参量增大时,光场与原子的最大纠缠度增大;若场失谐量与耦合系数之比增大,光场与原子纠缠则呈现周期性演化,系统呈现接近退纠缠;若场失谐量与耦合系数之比增大,光场与原子纠缠呈现周期性,场失谐量与耦合系数的比值足够大时,在一定时刻系统可处于稳定的最大纠缠态,且系统演化呈现周期性.     

在不同初态下Dzyaloshinskii-Moriya相互作用及内禀退相干对海森伯系统的量子纠缠的影响

研究了存在内禀退相干时,对于不同的系统初态,具有DM相互作用和各向异性的三粒子XXZ海森伯模型的对纠缠动力学特性.得出了一些结论:系统的对纠缠度与各向异性参数?无关,但内禀退相干对系统的纠缠有明显的抑制作用;在内禀退相干存在时,若系统初态为纠缠态,选择合适的DM相互作用的参数,系统的对纠缠有一个非零的稳定值;系统初态为分离态时,系统的对纠缠会随时间震荡衰减,并且每次震荡会出现纠缠突然死亡现象,系统的对纠缠最终达到解纠缠状态.因此,选择合适的系统初态和DM相互作用参数可以有效地控制系统的对纠缠.     

Phase-controlled atom-photon entanglement in a three-level Λ-type closed-loop atomic system

We study the entanglement of dressed atom and its spontaneous emission in a three-level Λ-type closed-loop atomic system in a multi-photon resonance condition and beyond it.It is shown that the von Neumann entropy in such a system is phase-dependent,and it can be controlled by either the intensity or relative phase of applied fields.It is demonstrated that for the special case of the Rabi frequency of applied fields,the system is disentangled.In addition,we take into account the effect of Doppler broadening on the entanglement and it is found that a suitable choice of laser propagation direction allows us to obtain the steady state degree of entanglement(DEM) even in the presence of the Doppler effect.     

外磁场下XY模型中两量子位热纠缠的性质及其调控研究

在海森堡XY模型中,为了统一研究均匀磁场和非均匀磁场对系统热纠缠的影响,在两个量子位分别施加独立可控的外磁场(B+b)和(B-b). 发现在均匀磁场和低温条件下的纠缠度有一个稳定的平台区并发生纠缠突变. 控制磁场不均匀度b和选择合适的材料就可以获得最有利的纠缠,并大大提高系统退纠缠的临界温度T_c. 调节磁场的B值,可以在更宽的温度范围内实现此体系的纠缠开关. 关键词： 热纠缠度 密度矩阵 XY模型')" href="#">XY模型     

匀强及非匀强磁场中Heisenberg XXX链的纠缠研究

研究了匀强及非匀强磁场中反铁磁体Heisenberg XXX链的近邻和次近邻纠缠.结果表明对基态情形,纠缠随磁场B变化呈现阶梯型结构,这可用来构建量子纠缠"放大器"或量子纠缠"开关".对有限温度情形,引进一非匀强磁场Bi=(-1)iB可以使近邻格点间纠缠在某些区域明显增大,而次近邻格点间纠缠则完全消失;同时引进非匀强磁场Bi=(-1)iB还可以使近邻格点纠缠的临界温度Tcn增大,且Tcn随B的增大而升高,这意味着我们可以通过调节B的大小而在任意温度下得到纠缠.     

多个量子节点确定性纠缠的建立

量子纠缠是一种重要的量子资源,在多个空间分离的量子存储器间建立确定性的量子纠缠,然后在用户控制的时刻将所存储的量子纠缠转移到量子信道中进行信息的分发和传送,这对于实现量子信息网络是至关重要的.本文介绍了用光学参量放大器制备与铷原子D1吸收线对应的非经典光场,而且在三个空间分离的原子系综中确定性量子纠缠的产生、存储和转移.利用电磁感应透明光和原子相互作用的原理,将制备的多组分光场纠缠态模式映射到三个远距离的原子系综以建立原子自旋波之间的纠缠.然后,存储在原子系综中的纠缠态通过三个量子通道,纠缠态的量子噪声被转移到三束空间分离的正交纠缠光场.三束释放的光场间纠缠的存在验证了该系统具有保持多组分纠缠的能力.这个方案实现了三个量子节点间的纠缠,并且可以直接扩展到具有更多节点的量子网络,为未来实现大型量子网络通信奠定了基础.     

Efficient entanglement purification in quantum repeaters

We present an efficient entanglement purification protocol (EPP) with controlled-not (CNOT) gates and linear optics. With the CNOT gates, our EPP can reach a higher fidelity than the conventional one. Moreover, it does not require the fidelity of the initial mixed state to satisfy F>1/2. If the initial state is not entangled, it still can be purified. With the linear optics, this protocol can get pure maximally entangled pairs with some probabilities. Meanwhile, it can be used to purify the entanglement between the atomic ensembles in distant locations. This protocol may be useful in long-distance quantum communication.     

Stark位移对热环境下双Jaynes-Cummings模型中原子纠缠的影响

研究双光子跃迁的双Jaynes-Cummings模型中, 两原子初始处于最大纠缠态、光场初始处于单模热态时的原子纠缠动力学, 考虑双光子过程中的Stark位移、热光场的平均光子数对原子纠缠的影响. 结果表明: 不考虑Stark位移时, 两原子在系统演化过程中周期性地出现退纠缠现象, 而考虑Stark位移时, 两原子长时间地纠缠. 特别是当Stark位移参数取值较大且热光场的平均光子数值比较小时, 两原子能保持 稳定地纠缠. 这些结果表明, 可以利用Stark位移对热环境下双Jaynes-Cummings模型中的原子纠缠进行调控.