光腔中原子系综连续变量簇态的制备

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簇(cluster)态,是一类纠缠度很高的多粒子态。利用连续变量cluster态进行量子计算是一个非常活跃而又有趣的探究领域,它为量子信息和量子计算开辟了一条崭新的道路。在最近几年,量子通信,甚至在更广的量子信息领域中,连续变量cluster态都引起了人们极大的关注,无论是理论研究还是实验应用都展现出一片欣欣向荣的前景,因为与其相关的制备、操控和探测相对来说都比较简单且高效。  在本文中,我们提出利用光腔中的原子系综来制备多模连续变量cluster纠缠态的两种方案。第一个方案是制备六模线形和方形连续变量cluster纠缠态,模型是放置在一个六边形单模腔中的六个原子系综,每个原子系综用两束不同频率的激光场驱动,原子系综与腔模发生耦合,原子的激发态被绝热消除,推导出系统的有效哈密顿量。通过六个步骤选择激光脉冲的拉比频率和相位,再通过分束器变换和压缩变换,借助腔模的耗散,将六个原子系综分别制备到单模压缩真空态,最终完成线形和方形的六模连续变量cluster纠缠态的制备。  另外一个方案是一步法制备一种特定的四模环状加权的连续变量cluster纠缠态,这个特定的态曾经被张靖用来解释量子协作(Quantum Teamwork)的工作原理。我们只需要对压缩参数和七束经典激光参量进行一次性选择,利用特定的线性组合变换和压缩变换,就可以通过腔模的耗散将原子系综制备到这个特殊的四模环状加权的连续变量cluster纠缠态。两种方案都是用经典激光来驱动光腔中的原子系综,原子系综与腔模发生耦合,得到相应的等效哈密顿量,通过适当的调节压缩参数、激光拉比频率和激光相位,利用了腔场的耗散,让系统最终演化到稳态,原子系综都被制备到特定的多模连续变量cluster纠缠态。
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