【摘要】：糾纏態(tài)作為量子力學(xué)的主要特征之一,在物理學(xué)各個(gè)研究領(lǐng)域都引起了廣泛的興趣,比如量子計(jì)算、量子通信和量子相變等。然而在制備糾纏態(tài)的過(guò)程中,最大的障礙之一就是量子系統(tǒng)與其環(huán)境之間的相互作用所產(chǎn)生的耗散。耗散容易引發(fā)量子退相干效應(yīng),對(duì)量子信息處理任務(wù)產(chǎn)生不利影響,降低量子信息的保真度,這種影響在實(shí)際情況下是不可避免的。幸運(yùn)地是,人們開(kāi)始提出新的制備量子糾纏態(tài)的方案,這些方案的共同點(diǎn)是,將耗散做為一種資源來(lái)制備糾纏態(tài),并在實(shí)驗(yàn)上得以實(shí)現(xiàn)。因此人們開(kāi)始有效利用耗散作為資源來(lái)制備糾纏態(tài),這稱(chēng)得上是量子信息計(jì)算領(lǐng)域一個(gè)巨大的突破。但是僅靠耗散并不能保證糾纏態(tài)的純粹與穩(wěn)定,因此人們開(kāi)始采取糾纏純化和反饋控制等其他手段來(lái)提高目標(biāo)態(tài)的保真度。基于大量理論與實(shí)踐,我們發(fā)現(xiàn)基于量子躍遷連續(xù)監(jiān)測(cè)的馬爾可夫反饋方案能夠提高具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)和集體衰減的量子比特模型中的穩(wěn)態(tài)糾纏。此后,人們開(kāi)始大量利用量子反饋和耗散的組合方案來(lái)生成高保真度糾纏態(tài)。在這些方案中,糾纏態(tài)的保真度在一定程度上仍然會(huì)受到原子自發(fā)輻射的影響,另外,由于原子被放置在同一個(gè)光學(xué)腔內(nèi),對(duì)單個(gè)原子實(shí)施相應(yīng)操作變得很不方便。為了克服這些問(wèn)題,我們?cè)诹孔榆S遷反饋控制的基礎(chǔ)上提出了我們的方案。我們?cè)谝粚?duì)耦合腔中分別設(shè)置了兩個(gè)Λ型原子,這樣使得對(duì)原子實(shí)施操作更加方便。在整個(gè)過(guò)程中保持大失諧不變,從而絕熱消除了原子的激發(fā)態(tài),在一定程度上抑制了原子自發(fā)輻射對(duì)目標(biāo)態(tài)保真度的影響。最終,該系統(tǒng)可以穩(wěn)定在目標(biāo)態(tài)下,并且不需要精確控制演化時(shí)間。與以往的方法相比,在制備單態(tài)的基礎(chǔ)上,我們通過(guò)改變第二個(gè)原子的經(jīng)典場(chǎng)的相對(duì)相位可以獲得另外三種貝爾態(tài),對(duì)原子實(shí)施操作也更加方便,也更有效地減小了原子自發(fā)輻射對(duì)糾纏態(tài)保真度的影響。并且我們還用具體的實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了綜合分析,并確認(rèn)了基于量子躍遷的馬爾可夫反饋控制在制備高保真度糾纏態(tài)方案中的重要性。
【圖文】：

圖 2.2.1 雙原子與耗散光學(xué)腔的模型圖。兩個(gè)全同的二能級(jí)原子被置于同一耗散腔中，每子都包含一個(gè)基態(tài)| 和一個(gè)激發(fā)態(tài)| ，腔的衰減頻率為 ，原子的自發(fā)輻射頻率分別為 = ，且該系統(tǒng)只有量子場(chǎng)與原子產(chǎn)生相互作用，耦合系數(shù)為 。如圖 2.2.1 所示，則該系統(tǒng)的哈密頓量為 = + H.c.，其中 （ ）是光子湮滅生）算符， = + ， = + ， = | |和 = | |分別是原子的下上升算符。我們可以用以下主方程來(lái)描述該系統(tǒng)：= [ , ] + [ ] + [ ] + [ ] ， (2.2.1， [ ]=(2 )/2。該系統(tǒng)的密度矩陣算符在光子數(shù)表象中可以表示成如下形式[82]：= ∑,| |， (2.2.2 是密度矩陣中的矩陣元。在腔模衰減較大的情況下，可以忽略光子高激發(fā)態(tài)。就意味著腔大多情況下是處于真空態(tài)和單光子態(tài)，因此密度矩陣可以近似地用低光條件表示，即

為文章所用到的物理模型。二能級(jí)原子的基態(tài)為| ，激發(fā)態(tài)為| ，，由有光學(xué)腔的量子場(chǎng)作用外，還由一個(gè)拉比頻率為 的激光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。兩別為1γ 和2γ ，光學(xué)腔的衰減系數(shù)為 。1 所示，兩個(gè)全同的二能級(jí)原子被置于同一單模腔中，每個(gè)原子個(gè)基態(tài)| ，原子在| | 之間的躍遷，不僅受到量子場(chǎng)驅(qū)動(dòng)被 Rabi 頻率為 的經(jīng)典場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。光電探測(cè)器 D 通過(guò)捕獲光腔泄然后通過(guò)對(duì)其中一個(gè)原子實(shí)施反饋(反饋控制算符fb)操作，為系供了輸入信號(hào)，以達(dá)到制備糾纏態(tài)的目的。另外，在此裝置中，為 和 ，腔模的衰減速率為，當(dāng) 足夠大時(shí)，可以用以下主= Ω[( + ), ] + Γ [ ] + [ ] + [ ] ， 體驅(qū)動(dòng)的 Rabi 頻率，Γ = 是原子和腔的整體衰減速率，而
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：O413.1

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本文編號(hào)：2670553