Λ型三能级原子诱导光机械系统的稳态纠缠

为了研究原子对光机械系统的影响,将原子引入到一个双模动腔系统中,本文提出了一个由Λ型三能级原子去纠缠两个介观镜以及双模腔场的理论方案。由于原子的介入,使得腔场与移动的镜子之间发生相互作用。利用量子朗之万方程,结合激光的线性近似理论,求出此系统的稳态解。同时,采用西蒙判据,对系统的稳态纠缠进行了数值模拟。研究结果表明,纠缠是由原子的相干态诱导的,即使对于机械品质因子较低的坏腔,当腔场与原子之间的耦合系数取值恰当时,两个移动的镜子,两模腔场以及腔场与较远镜子之间都会产生纠缠。并且得出,耦合系数越大,纠缠越大,即入射率越大,纠缠越大。由于在此混合系统中,任何两体之间都是纠缠的,得出此系统中存在多体纠缠现象。     

利用两能级原子与相干态腔场相互作用实现纠缠浓缩

根据大失谐条件下原子–腔场相互作用的特点,讨论了一个制备纠缠相干态的方法,提出了一个利用两能级原子与腔场相干态相互作用实现纠缠浓缩的方案。在这个方案中,2个具有相同振幅但有着π相位差的相干光|α〉和|-α〉构成的纠缠态光场被用来作为量子信道,通过利用两能级原子与腔场的相互作用以及两模正交态测量实现了这个纠缠浓缩的过程。结果表明:对于纠缠相干态,无论其初始的纠缠是多么微弱,利用这种方法总有一定的几率可以从部分纠缠态中提取出最大纠缠态。     

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.     

制备两个三能级原子最大纠缠态的腔QED方案

提出了一个基于原子与腔场共振相互作用制备两个三能级原子最大纠缠态的物理方案.在这个方案里,两个原子被先后送入一个单模共振腔,原子和腔场通过Jaynes-Cummings Hamiltonian发生共振相互作用.我们的方案基于目前的腔QED技术有可能在实验上实现.     

利用驱动单个原子制备腔场的纠缠相干态

提出一种利用经典场驱动单个二能级原子与一双模腔场相互作用制备腔场的纠缠相干态的方案。通过对原子的激光操纵 ,包括Stark效应和Rabi频率的交替控制 ,使原子与双模腔场相互作用后演化为纠缠态 ,再对原子进行选态测量即可获得所要制备的量子态。     

利用驱动单个原子制备腔场的纠缠相干态

提出一种利用经典场驱动单个二能级原子与一双模腔场相互作用制备腔场的纠缠干态的方案,通过对原子的激光操纵,包括Ｓｔａｒｋ效应和Ｒａｂｉ频率的交替控制,使原子与双模腔场相互作用后演化为纠缠态,再对原子进行选态测量即可获得要制备的量子态。     

多原子测量和腔中真空单光子组合态的隐形传递

提出了一个隐形传送多量子位真空和单光子叠加纠缠腔场态的方案,通过原子与腔场发生非共振与共振相互作用以及控制原子与腔场相互作用的时间实现非破坏测量和交换信息,发现了通过测量原子的状态识别4个Bell腔场态的方法.     

在腔场中两原子共生纠缠度的变化及最大纠缠态的制备

讨论了两原子与腔场共振相互作用时两原子共生纠缠度(Concurrence)随时间的演化规律.结果表明:通过控制原子和腔场相互作用时间,可制备两原子的最大纠缠态.另外,还考虑了原子自发辐射和腔场衰变对纠缠度的影响.     

双腔系统中腔场间的纠缠

考虑单个二能级原子穿过两个空间分离的单模腔场.由于腔场与原子间的相互作用使得两个腔场间产生纠缠.研究原子质心运动的动能、腔长和腔间距对这种纠缠的影响.结果表明:在原子的动能较小时,原子通过双腔系统的几率较小,腔场间产生纠缠的几率也小;原子动能较大时,原子更容易隧穿双腔系统,腔场间产生的纠缠几率也较大.     

■型三能级原子纠缠态的制备

研究在热腔场中制备Ξ型三能级原子最大纠缠态的方案.利用多个全同三能级原子同时和一个单模腔场的大失谐相互作用来制备三能级原子最大纠缠态,可忽略腔场热作用和腔延迟作用的影响.文中还研究在热腔场中制备四能级原子最大纠缠态的方案.     

Demonstration of a quantum teleportation network for continuous variables

Quantum teleportation involves the transportation of an unknown quantum state from one location to another, without physical transfer of the information carrier. Although quantum teleportation is a naturally bipartite process, it can be extended to a multipartite protocol known as a quantum teleportation network. In such a network, entanglement is shared between three or more parties. For the case of three parties (a tripartite network), teleportation of a quantum state can occur between any pair, but only with the assistance of the third party. Multipartite quantum protocols are expected to form fundamental components for larger-scale quantum communication and computation. Here we report the experimental realization of a tripartite quantum teleportation network for quantum states of continuous variables (electromagnetic field modes). We demonstrate teleportation of a coherent state between three different pairs in the network, unambiguously demonstrating its tripartite character.     

级联原子诱导的腔光力系统的稳态纠缠特性

本文提出了一个由三能级级联原子束去纠缠双模腔场的理论方案。利用量子朗之万方程,结合激光的线性近似理论,求出此系统的稳态解。同时,采用Negativity作为纠缠判据,对系统的稳态纠缠进行了数值模拟。研究结果表明,纠缠是由原子的相干态诱导的,即使对于机械品质因子较低的坏腔,当参数取值恰当时,两模腔场以及腔场与镜子之间也都会产生纠缠。并且得出,入射率越大,纠缠越大。     

光腔中二能级原子双模纠缠光场的制备

利用光腔中二能级原子模型制备出稳定的双模纠缠态，并且运用Duan等人提出的可分离判据对双模腔场的纠缠进行了分析．研究表明：纠缠的程度与单光子泵浦光强度、合作参量、失谐频率有关，并且纠缠最大，光子数也最大．     

Preparation and measurement of three-qubit entanglement in a superconducting circuit

Traditionally, quantum entanglement has been central to foundational discussions of quantum mechanics. The measurement of correlations between entangled particles can have results at odds with classical behaviour. These discrepancies grow exponentially with the number of entangled particles. With the ample experimental confirmation of quantum mechanical predictions, entanglement has evolved from a philosophical conundrum into a key resource for technologies such as quantum communication and computation. Although entanglement in superconducting circuits has been limited so far to two qubits, the extension of entanglement to three, eight and ten qubits has been achieved among spins, ions and photons, respectively. A key question for solid-state quantum information processing is whether an engineered system could display the multi-qubit entanglement necessary for quantum error correction, which starts with tripartite entanglement. Here, using a circuit quantum electrodynamics architecture, we demonstrate deterministic production of three-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) states with fidelity of 88 per cent, measured with quantum state tomography. Several entanglement witnesses detect genuine three-qubit entanglement by violating biseparable bounds by 830?±?80 per cent. We demonstrate the first step of basic quantum error correction, namely the encoding of a logical qubit into a manifold of GHZ-like states using a repetition code. The integration of this encoding with decoding and error-correcting steps in a feedback loop will be the next step for quantum computing with integrated circuits.     

连续变量系统中准对称多模高斯态的纠缠

基于现今连续变量系统中高斯态纠缠的一些研究成果,利用负性对数为纠缠度量来讨论一个准对称的N模高斯态的纠缠问题.以一个准对称八模高斯态为例,寻找八模高斯态和与其对应的两模高斯态共变矩阵参数之间的解析关系.研究发现在多模高斯态对应两模高斯态的方案中由于省略了多模高斯态辛本征值的部分信息,导致这种方案虽然可以使多模高斯态对应为一个两模高斯态,但是这种对应关系不是唯一的,一个两模高斯态可以对应很多不同的多模高斯态,而且这些高斯态拥有着相同的纠缠信息.通过寻找八模高斯态与两模高斯态参数间的解析关系,研究发现只要确定辛本征值就能得到八模高斯态和两模高斯态参数之间的解析关系,按照这个思路可以得到N模高斯态与两模高斯态参数间的解析关系.     

双模压缩真空态与运动原子相互作用过程中模间纠缠特性的研究

运用全量子理论,研究双模压缩真空态与运动原子相互作用过程中,双模光场的模间纠缠性质,讨论了原子初态处于激发态时,原子运动和场模结构对模间纠缠性质的影响.结果表明,原子的运动速度和场模结构影响模间纠缠度,但不破坏模间纠缠演化的周期性.     

两体纠缠态的应用

给出了两体纠缠态的性质与产生方法,用正规乘积技术得到了两体与三体连续变量纠缠态在坐标表象下的分解形式,展现了它们的完全性与正交归一性,提出了用三个两体纠缠态作为通道传榆一种连续变量三体纠缠态的方案.     

非共振k光子调控光场量子统计特性

将双模纠缠相干光场中一束光场与腔中单个二能级原子发生非共振k光子相互作用,经腔QED演化之后,对原子作选择性测量,通过调节相互作用时间、跃迁光子数和失谐量,实现控制腔外光场量子统计特性的目的.经过比较分析发现相比于单光子过程和非简并多光子过程光场的反聚束和压缩效应变化更加明显.     

Quantum nature of a strongly coupled single quantum dot-cavity system

Cavity quantum electrodynamics (QED) studies the interaction between a quantum emitter and a single radiation-field mode. When an atom is strongly coupled to a cavity mode, it is possible to realize important quantum information processing tasks, such as controlled coherent coupling and entanglement of distinguishable quantum systems. Realizing these tasks in the solid state is clearly desirable, and coupling semiconductor self-assembled quantum dots to monolithic optical cavities is a promising route to this end. However, validating the efficacy of quantum dots in quantum information applications requires confirmation of the quantum nature of the quantum-dot-cavity system in the strong-coupling regime. Here we find such confirmation by observing quantum correlations in photoluminescence from a photonic crystal nanocavity interacting with one, and only one, quantum dot located precisely at the cavity electric field maximum. When off-resonance, photon emission from the cavity mode and quantum-dot excitons is anticorrelated at the level of single quanta, proving that the mode is driven solely by the quantum dot despite an energy mismatch between cavity and excitons. When tuned to resonance, the exciton and cavity enter the strong-coupling regime of cavity QED and the quantum-dot exciton lifetime reduces by a factor of 145. The generated photon stream becomes antibunched, proving that the strongly coupled exciton/photon system is in the quantum regime. Our observations unequivocally show that quantum information tasks are achievable in solid-state cavity QED.