耗散耦合腔中制备Bell态

论文摘要

纠缠态作为量子力学的主要特征之一,在物理学各个研究领域都引起了广泛的兴趣,比如量子计算、量子通信和量子相变等。然而在制备纠缠态的过程中,最大的障碍之一就是量子系统与其环境之间的相互作用所产生的耗散。耗散容易引发量子退相干效应,对量子信息处理任务产生不利影响,降低量子信息的保真度,这种影响在实际情况下是不可避免的。幸运地是,人们开始提出新的制备量子纠缠态的方案,这些方案的共同点是,将耗散做为一种资源来制备纠缠态,并在实验上得以实现。因此人们开始有效利用耗散作为资源来制备纠缠态,这称得上是量子信息计算领域一个巨大的突破。但是仅靠耗散并不能保证纠缠态的纯粹与稳定,因此人们开始采取纠缠纯化和反馈控制等其他手段来提高目标态的保真度。基于大量理论与实践,我们发现基于量子跃迁连续监测的马尔可夫反馈方案能够提高具有两个驱动和集体衰减的量子比特模型中的稳态纠缠。此后,人们开始大量利用量子反馈和耗散的组合方案来生成高保真度纠缠态。在这些方案中,纠缠态的保真度在一定程度上仍然会受到原子自发辐射的影响,另外,由于原子被放置在同一个光学腔内,对单个原子实施相应操作变得很不方便。为了克服这些问题,我们在量子跃迁反馈控制的基础上提出了我们的方案。我们在一对耦合腔中分别设置了两个Λ型原子,这样使得对原子实施操作更加方便。在整个过程中保持大失谐不变,从而绝热消除了原子的激发态,在一定程度上抑制了原子自发辐射对目标态保真度的影响。最终,该系统可以稳定在目标态下,并且不需要精确控制演化时间。与以往的方法相比,在制备单态的基础上,我们通过改变第二个原子的经典场的相对相位可以获得另外三种贝尔态,对原子实施操作也更加方便,也更有效地减小了原子自发辐射对纠缠态保真度的影响。并且我们还用具体的实验参数对相关参数进行了综合分析,并确认了基于量子跃迁的马尔可夫反馈控制在制备高保真度纠缠态方案中的重要性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究课题的选择
•   1.3 研究内容
• 第二章 理论基础
•   2.1 两粒子体系最大纠缠态（Bell态）及其度量
•   2.2 双原子与耗散腔的有效相互作用
•   2.3 量子反馈控制
• 第三章 基于量子反馈控制利用二能级原子制备纠缠态
•   3.1 基本模型
•   3.2 制备纠缠态
•   3.3 存在的问题
• 第四章 基于量子反馈控制利用Λ型原子制备Bell态
•   4.1 基本模型
•   4.2 制备Bell态
•     4.2.1 制备单态
•     4.2.2 制备三重态
•   4.3 系统初态的选择对制备Bell态的影响
•   4.4 原子有效自发辐射对系统纠缠态的影响
•   4.5 实验可行性分析
•   4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及参加学术会议情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘冰

导师: 邵晓强

关键词: 量子信息,纠缠态,量子退相干,量子反馈控制

来源: 东北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 东北师范大学

分类号: O413.1

总页数: 46

文件大小: 3226K

下载量: 26