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为了制备量子纠缠态这种有用的量子信息“资源”,在共振相互作用的腔量子电动力学技术方案的基础上,讨论了一种原子纠缠态的制备过程。提出了制备最大的纠缠态——GHz态及非最大纠缠态——W态的方案。两种态的最大区别是。GHZ态的任意两粒子是可分态,多粒子才是纠缠态;而W态的任意两个粒子都是纠缠态,则对于W态的多粒子来说,即使丢失其中一个或多个粒子,剩余的两粒子仍然保持纠缠。该过程有望用现在的腔量子电动力学实验技术实现。
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第
31
卷第
3
期
2009
年
9
月
湘潭大学自然科学学报
Natural Science
Journal
of Xiangtan University
Vo
l.
31
No.3
Se
p.
2009
基于腔
QED
的原子纠缠态的制备过程费
苏晓琴
l\
肖云峰
聂合贤
王金来
辛俊丽
1
(1.运城学院物理与电子工程系.山西运城
044000;
2.
北京大学物理学院,北京
10087
1)
[摘要]
为了制备量子纠缠态这种有用的量子信息"资源",在共振相互作用的腔量子电动力学技术方案的基础上,讨论
了一种原子纠缠态的制备过程.提出了制备最大的纠缠态一
-GHZ
态及非最大纠缠态一
-w
态的方案.两种态的簸
大区别是
.GHZ
态的任意两粒子是可分态,多粒子才是纠缠态,而
W
态的任意两个位子都是纠缠态,则对于
W
态的多粒
子来说,即使丢失其中一个或多个粒子,剩余的两位子仍然保持纠缠.该过程有望用现在的腔量子电动力学实验技术实
现.
关键调:量子信息,腔
QED
,纠缠态,
GHZ
态,
w 态
中图分类号
:043
1.
2
文献标识码
:A
文'编号:
1000
-
5900{
2009
)03
-
0038
-
05
Preparatioo
of
Atom Eotaogled States ßased
00
Cavity QED
SU
Xiao-qin
1
'
,
XIAO
Yun-feng
Z
,
NIE
He-.rian
1
,
WANG
}i
n-lai
1
,
XIN
}un-li
1
(1.
De
partment
of
Physics
and
Electronic Engineering, Yuncheng University,
Yuncher
唱
044000;
2.
School
of
Physics , Peking University,
Be
ijing
100871
China)
[Abstract]
For
the
sake
of
making thi
s-
kind
of
useful
quantum
information
"resource"
of
quantum
entan-
glement.
Here
we propose a new prepare process
on
the
foundation of
the
cavity
quantum
e1
ectrodynamics
technique project
of
the
resonance interaction,
put
forward a kind of making process
that
atom
entangled
state. Made
to
prepare
two
typical
quantum
entangled
states
in cavity
QED:
GHZ
and W
states
of
atoms
,
'which belong
to
inequivalent classes
of
entangled
states.
GHZ
state
is maximally entangled
state
, while W
states
are
non-maximally entangled states.
They
hold
many
interesting applications in
quantum
information
processing and high-precision measurements.
Therefore
it is expected
to
be implemented
with
the
current
cavity
QED
experimental technology.
Key words:
quantum
information; cavity
QED;
entangled
state;
GHZ
state;
W
state
量子纠缠是一种有用的信息"资源",在量子隐形传态、量子密集编码、量子纠错、防错、量子密匙
分配以及量子计算的加速等方面都起着关键的作用.量子纠缠态的制备一直是量子信息科学研究
的一个热点.量子纠缠态的种类很多,其中.
Greenberge
r-
Hom
e-
Zeilinger
( G
HZ)
态
[IJ
和
W
态∞被研
究得最多.它们分属两种不等价的纠缠态,最大的区别是
:GHZ
态的任意两粒子是可分态,多粒子才
是最大纠缠态
p
而
W
态的任意两个粒子都是纠缠态,即使丢失其中一个或多个粒子,剩余的两粒子
仍然保持纠缠.至今,在许多物理系统中实现了纠缠态的制备,例如非线性光学系统
[3J
、腔量子电动
力学
(Cavity
Quantum
Electrodynamics
,即腔
QED)
系统川、离子阱系统
[5J
以及原子蒸汽川等.目前,
实验上制备得最完美的纠缠态当属非线性光学系统中利用参量下转换的办法产生的纠缠光子对.
为了研究可扩展的分布式量子信息处理,固定量子比特之间的纠缠态更吸引人们的注意.例如,在
腔
QED
系统中,原子的基态提供了一个良好的固定量子比特载体,飞行的光子可以远距离地传递原
子之间的相互作用,并且,光子可以与原子在腔内进行长时间的相干相互作用,从而允许构建各种量
子操作.
在腔
QED
中,单原子-单模光腔的系统量子态演化通常可以用
J
aynes-Cununings
模型来描述.
Phoenix
SJD
等人
[7J 、
Kudryavtsev
1
K
等人田和Ci
rac
J
1
等人阳分别提出了制备两原子纠缠态(由
Einstein
,
Podolsky
,
Rosen
三人提出的处于最大纠缠态的两个粒子组成的态,即
EPR
态)的方法,
1997
年,郑仕标和
,收稿目跚:
2009-07-05
基金项目:山西省离校科技研究开发项目
(2006
13044)
通铺作者:苏晓琴(1
957-
).女,山西芮城人,教授.
E-mail.sxycsxq@163.com
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