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量子信息科学是将量子力学应用于信息科学的一门新兴的交叉学科。由于它具有经典信息无法比拟的优越性,自提出以来,一直引起人们极大的关注。
量子信息科学的优越性来源于量子相干性。但是,由于量子系统和周围环境之间不可避免的相互作用将会破坏系统内部的相干演化,导致消相干,人们为消除消相干的影响需耗费大量的资源。作为实现量子信息处理有前途的一种物理实现系统,腔QED系统已引起人们极大地兴趣。由于实验上并不存在完美的反射镜,光子在腔中来回反射时最终必然从腔镜中泄漏,导致腔系统的消相干。为了解决这个问题,人们设计了许多精巧方案探讨如何抑制或避免由腔泄漏导致的消相干效应。
最近的研究发现:通过设计合适的动力学,人们可以将腔泄漏消相干负面效应转变成正面效应,并将之应用于量子信息处理过程。本文继续探讨如何利用腔泄漏效应制备或识别纠缠态,主要结果有:
1.利用双边泄漏腔制备相干光的GHZ态和Cluster态。该方案可以实现相干光的非线性相互作用,其优点是所使用的腔为双边泄漏腔,这正是当今实验室的真实腔;另外,也不需要强耦合条件。
2.利用单边泄漏腔构造了非破坏的光子Bell态分析器和GHZ态分析器,实现光子Bell态和GHZ态的非破坏性测量。同时讨论了原子自发辐射和输出耦合无效性对该方案的影响。
3.基于偏振光被囚禁原子单边泄漏腔反射后所获得的法拉第旋转构造了光子Bell态分析器和GHZ态分析器,并能实现非破坏地识别所有的光子Bell态和6HZ态。该方案不需要腔场的强耦合条件,在低品质光腔中也能实现,从而大大降低了实验难度。