二项式光场和原子相互作用模型中的保真度

运用全量子理论对二项式光场和二能级原子相互作用模型中保真度的演化特性进行了研究，发现二项式光场的初始光子数和失谐量对保真度有明显的影响．结果表明，初始时刻二项式光场的平均光子数越大，保真度就越小；失谐量越大，保真度就越大．     

W类态三纠缠原子与二项式光场相互作用过程中光场的量子特性

采用全量子理论, 研究处于W类态的三纠缠原子与二项式光场相互作用过程中光场的量子特性; 运用数值方法, 讨论了三纠缠原子初始状态和二项式光场系数对系统光场压缩和二阶相干特性的影响.     

两纠缠原子与二项式光场相互作用过程中光场的量子特性

采用时间演化算符和数值计算方法, 研究了两全同二能级纠缠原子与二项式光场相互作用过程中光场的量子特性. 结果表明, 光场的二阶相干性质和压缩效应与两原子体系纠缠度和二项式光场参数相关联, 选择合适的系统参数, 光场涨落可以被完全压缩.     

二项式光场与三个两能级原子相互作用系统的原子间纠缠

通过计算系统的共生纠缠度和平均纠缠度,研究了二项式态与初始时刻处于GHZ类态的3个两能级原子相互作用系统的量子纠缠特性,讨论了二项式光场的最大光子数和系数参量对系统纠缠特性的影响.结果表明:光场处于数态和相干态时,两原子间的共生纠缠度和平均纠缠度的峰值较小,光场的最大光子数M一定时,光场系数对两原子间的纠缠有一定的破坏作用;光场系数η不变时,光场最大光子数M对系统中两原子间纠缠演化有显著的影响,随着光场最大光子数M的增大,共生纠缠度C(t)达到稳定高频振荡的时间越来越长,平均纠缠度呈现单调递增的趋势,而在光场最大光子数M30时,呈现平缓增长的趋势.     

耗散腔场中双纠缠原子的量子信息保真度

利用数值计算的方法,研究了耗散腔中双纠缠原子的量子信息保真度.讨论了光场的初始平均光子数一定的情况下腔的耗散系数对量子态保真度的影响,以及在腔的耗散一定的情况下光场的初始平均光子数对量子态保真度的影响.结果表明:腔的耗散和光场的初始平均光子数对原子和原子—光场系统的保真度的影响都很明显.     

多模光场与二能级原子N_j度简并N~∑光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的演化

利用冯·纽曼量子约化熵理论研究了多模相干态光场与单个二能级原子简并多光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的时间演化特性,得到了多模光场量子熵的解析表达式,并给出了三模场与原子相互作用时场量子熵的数值计算结果,详细讨论了此时初始平均光子数、原子分布角以及原子偶极相位角对场量子熵与纠缠的影响.数值计算结果表明:初始光场越强,场与原子之间的量子纠缠越弱,当光场足够强时,两子系统几乎始终处于退纠缠状态;场量子熵强烈地依赖于原子分布角,光场与原子总是处于纠缠态,并且在短时间的振荡之后几乎停留在最大纠缠态,而原子分布角越大,场量子熵演化到其最大值的时间越短;原子偶极相位角对场与原子之间的量子纠缠几乎没有影响.根据场量子熵的这些特性,可以制备纠缠态或纯态.     

在纠缠原子与热光场相互作用系统中光场的特性

采用时间演化算符和数值计算方法,研究了两全同二能级纠缠原子与热态光场相互作用过程中光场的量子特性,结果表明:两原子初始纠缠度和光场初始强度对光场的量子特性均有影响.对于适当的初始热光场强度,光场显现出了非经典特性.这种非经典特性随着初始热光场强度的增加而增强,但这种非经典特性并不总是随着原子初始纠缠度的增大而增强,而是呈现出一种复杂的关系.     

多光子T-C模型中二项式光场与两纠缠原子相互作用的原子纠缠演化

利用全量子理论,研究了多光子Tavis-Cumming模型(T-C模型)中两纠缠原子与二项式光场的纠缠演化特性,讨论了不同初始状态下二项式光场系数、原子间的偶极-偶极相互作用对纠缠演化特性的影响.计算结果表明,二项式光场系数影响两原子间纠缠演化的周期性,在5nπ(n=0,1,2,…)以外的其他nπ值附近的值域内出现纠缠现象.随着光场系数η的增大,出现纠缠现象的时域范围逐渐增加,两原子间的退纠缠时间缩短,原子间的偶极-偶极相互作用可对纠缠度的振荡和纠缠度的大小产生影响.     

多模光场与二能级原子Nj度简并N^∑光子共振相互作用系统中场量了熵与纠缠的演化

利用冯·纽曼量子约化熵理论研究了多模相干态光场与单个二能级原子简并多光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的时间演化特性,得到了多模光场量子熵的解析表达式,并给出了三模场与原子相互作用时场量子熵的数值计算结果,详细讨论了此时初始平均光子数、原子分布角以及原子偶极相位角对场量子熵与纠缠的影响。数值计算结果表明：初始光场越强,场与原子之间的量子纠缠越弱,当光场足够强时,两子系统几乎始终处于退纠缠状态;场量子熵强烈地依赖于原子分布角,光场与原子总是处于纠缠态,并且在短时间的振荡之后几乎停留在最大纠缠态,而原子分布角越大,场量子熵演化到其最大值的时间越短;原子偶极相位角对场与原子之间的量子纠缠几乎没有影响。根据场量子熵的这些特性,可以制备纠缠态或纯态。     

数态光场与3个两能级原子相互作用系统的保真度

根据量子信息保真度理论,研究了数态光场与初始处于GHZ态的3个两能级原子相互作用系统中量子态保真度的演变规律.对系统中原子和场取迹后不同量子态保真度的变化规律和场的初始光子数对系统中不同量子态保真度的影响进行了分析与研究.结果表明,初始光子数越大,量子态保真度随时间振荡频率越大.     

纠缠态原子与双模压缩态光场相互作用中的纠缠特性

对于处于纠缠态的2个原子与双模压缩光场的相互作用,研究了原子与光场之间以及双模光场中2模之间的纠缠性质.令2个原子中的一个留在腔外,另一个进入腔中与光场发生相互作用,发现一般情况下纠缠度随时间周期性地变化,并且周期不受腔外原子的旋转角度以及纠缠态中相位差的影响;但当光场态中的压缩参量与腔外原子的旋转角度满足一定关系时,原子与光场会一直处于解纠缠状态.     

双模压缩库场驱动下两个二能级原子的纠缠性质

研究了分别含有一个原子的两个非局域的压缩库间初始通过纠缠光关联起来的体系的纠缠演化性质,讨论了该性质与原子初态等因素的关系和规律.结果表明:两个分离的一般压缩库间,两个原子间的纠缠度会随时间的演化出现纠缠死亡和恢复的现象.纠缠随时间的演化最终都会趋于一个稳定的值,而且是同一个值,同样与原子初态无关.     

孤立原子和双模腔内原子之间的纠缠突然死亡研究

通过计算并发度和线性熵研究了初始处于纠缠态的两个两能级原子与双模场相互作用系统的纠缠动力学特性,讨论了原子初始纠缠度和腔场初始纠缠度对并发度的影响。结果表明,两原子之间的纠缠出现纠缠突然死亡(ESD)现象,纠缠死亡持续的时间长度和原子初始的纠缠度无关,然而依赖于腔场初始纠缠度;在整个时间演化过程中,两原子和腔场之间一直保持着纠缠状态。     

两种情形下两原子的纠缠演化特性

通过negativity方法,研究了两个空间分离的纠缠二能级原子依次通过高Q粒子数场时,两个原子的纠缠演化特性,发现：初始原子状态和光场状态对两原子的纠缠有明显的影响．通过选择初始状态可以得到较长时间的最大纠缠．然后与两个纠缠原子同时在高Q粒子真空场时两原子纠缠的演化做了有意义的比较,结果表明：当反映原子初始状态的参数θ〈π/2时,两种情形的纠缠演化趋势大致相同．当θ〈π/2时,纠缠演化大不一样．     

Fock态作用下两原子的纠缠

在Milburn内禀退相干模型下,研究了单模量子辐射场Fock态作用下两个二能级原子的纠缠,得到了原子约化密度矩阵的解析形式.由于退相干,原子间纠缠将随体系的演化而衰减,最终原子态将趋于稳定,此时纠缠只依赖于场和原子的初态.纠缠度用concurrence来定量计算.     

两原子依次通过粒子场的纠缠突然死亡与突然产生

通过数值计算的方法,研究了两纠缠二能级原子依次通过粒子场时的纠缠演化特性,发现原子的初态和光场的初态对两原子的纠缠有影响.当光场的粒子数为0时,纠缠处于周期性变化;当粒子数不为0时,纠缠非周期性变化,并出现纠缠突然死亡与突然产生现象.通过改变原子的初态和光场的初态,纠缠突然死亡和产生现象会随之改变.     

Controlled exchange interaction between pairs of neutral atoms in an optical lattice

Ultracold atoms trapped by light offer robust quantum coherence and controllability, providing an attractive system for quantum information processing and for the simulation of complex problems in condensed matter physics. Many quantum information processing schemes require the manipulation and deterministic entanglement of individual qubits; this would typically be accomplished using controlled, state-dependent, coherent interactions among qubits. Recent experiments have made progress towards this goal by demonstrating entanglement among an ensemble of atoms confined in an optical lattice. Until now, however, there has been no demonstration of a key operation: controlled entanglement between atoms in isolated pairs. Here we use an optical lattice of double-well potentials to isolate and manipulate arrays of paired (87)Rb atoms, inducing controlled entangling interactions within each pair. Our experiment realizes proposals to use controlled exchange coupling in a system of neutral atoms. Although 87Rb atoms have nearly state-independent interactions, when we force two atoms into the same physical location, the wavefunction exchange symmetry of these identical bosons leads to state-dependent dynamics. We observe repeated interchange of spin between atoms occupying different vibrational levels, with a coherence time of more than ten milliseconds. This observation demonstrates the essential component of a neutral atom quantum SWAP gate (which interchanges the state of two qubits). Its 'half-implementation', the root SWAP gate, is entangling, and together with single-qubit rotations it forms a set of universal gates for quantum computation.     

热光场与运动二能级原子相互作用系统的保真度

借助于数值计算方法,研究了热光场与运动二能级原子相互作用系统的保真度,讨论了原子的初始状态、运动速度及光场的初始平均光子数对系统保真度的影响.结果表明原子初始状态、运动速度及光场的初始平均光子数都对保真度有不同程度的影响.