【摘要】：量子信息科學(xué)(Quantum Information Science)作為一門新興的交叉學(xué)科,是量子力學(xué)與信息科學(xué)的產(chǎn)物。量子信息科學(xué)主要依賴于量子力學(xué)的相關(guān)性質(zhì)以及量子態(tài)的糾纏特性。處于糾纏態(tài)的兩個(gè)子系統(tǒng),無論它們之間的距離有多遠(yuǎn),它們依然存在關(guān)聯(lián)。量子糾纏態(tài)研究工作是量子信息發(fā)展的核心,通過對量子糾纏態(tài)的操作,從而實(shí)現(xiàn)信息的編碼、存儲(chǔ)、提取、傳遞。本文提出通過三能級里德堡原子基態(tài)反阻塞機(jī)制制備糾纏態(tài)的方案,并基于該方案通過三種脈沖方式達(dá)到制備兩原子最大糾纏態(tài)的目的。原子處于激發(fā)態(tài)(高能級)具有不穩(wěn)定性,即使沒有外界條件影響下,電子同樣會(huì)自發(fā)從激發(fā)態(tài)躍遷至低能態(tài)。原子自發(fā)輻射會(huì)降低糾纏態(tài)的保真度,引入A型三能級里德堡原子可以有效地抑制高能級的自發(fā)輻射,因此可將量子信息編碼在A型三能級原子的兩個(gè)基態(tài)上。Rydberg原子之間主要存在遠(yuǎn)距離的偶極-偶極相互作用,由于Rydberg原子較大的偶極矩,增大了里德堡的偶極-偶極相互作用的強(qiáng)度,從而引起Rydberg原子之間的偶極封鎖效應(yīng)。“Rydberg封鎖”效應(yīng)可以阻止多個(gè)原子同時(shí)進(jìn)入一個(gè)Rydberg態(tài),所以一個(gè)原子的演化可以由另一個(gè)原子的狀態(tài)決定。通過脈沖激光場傳輸?shù)礁呒ぐl(fā)態(tài)(Rydberg態(tài))的原子之間的較強(qiáng)的偶極相互作用已經(jīng)被學(xué)者提出,并利用其性質(zhì)發(fā)表了相關(guān)文章。另外,其他學(xué)者提出將量子信息編碼在基態(tài)上(初態(tài)是|gg),基于里德堡原子的基態(tài)封鎖效應(yīng)達(dá)到制備糾纏態(tài)的目的�；谝郧皩W(xué)者提出的方案,我們利用Rydberg原子基態(tài)反阻塞效應(yīng)實(shí)現(xiàn)制備糾纏態(tài)的目的,并通過三種脈沖途徑實(shí)現(xiàn)最大糾纏態(tài)。首先,利用周期脈沖形式獲得目標(biāo)態(tài)需要準(zhǔn)確的相互作用時(shí)間;其次,利用受激拉曼絕熱途徑獲得最大糾纏態(tài)不需要準(zhǔn)確的相互作用時(shí)間,但是需要更長的相互作用時(shí)間;最后,利用絕熱捷徑獲得處于|φ態(tài)的概率為1時(shí)(|φ=(|φ|=|gg-|ee)/2~(1/2)),即不需要準(zhǔn)確的演化時(shí)間,也不需要較長的演化時(shí)間。這個(gè)方案在抑制由原子的自發(fā)輻射而引起的退相干具有很強(qiáng)的魯棒性。
【圖文】：

2-1 原子能級結(jié)構(gòu)圖。| 與 | 是基態(tài)，| , | 與 |′ 是 Rydber態(tài)。這個(gè)能級圖中 | 與 | 是基態(tài)，| , | 與 | 是激發(fā)態(tài)。當(dāng)Rydberg) 原子 1 從基態(tài) | 躍遷到 | 的時(shí)候,會(huì)導(dǎo)致在其有效的

圖 2-3 結(jié)構(gòu)能級示意圖構(gòu)圖。| 代表 Rydberg 態(tài)，兩個(gè)基態(tài) | 態(tài)相應(yīng)的拉比頻率是 和 。| | 之間的場驅(qū)動(dòng)。( )代表是單光子的失諧量。這個(gè)圖
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O413.1;O562

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本文編號：2615737