基于腔QED制备四粒子supersinglets

在双光子跃迁下,本文基于腔量子电动力学(QED)系统提出了一种制备4粒子supersinglets的方案.方案要求腔场最初处于真空态,依次与四个腔场发生共振作用的三能级原子最初处于激发态.分析和讨论了该方案的可行性以及原子-腔场的耦合常数对保真度的影响.结果表明:1)该态保真度的值随原子与腔场相互作用时间的不同而不同,选择合适的原子-腔场相互作用过程以及对原子态的探测,可获得具有最大保真度的纠缠态;2)失谐量等于零时,耦合常数越大,保真度对原子与腔场相互作用的时间越敏感.

大失谐腔QED中任意初态双原子系统的量子信息保真度

运用全量子理论研究了大失谐腔QED中任意初态(纯态和混合态)两全同二能级原子的量子信息保真度.讨论了系统初态和原子耦合程度对量子信息保真度的影响;揭示了保真度演化的物理实质.结果表明,系统的保真度呈周期性演化,保真度演化的振幅的受原子混合度的调制,演化周期受原子耦合系数的控制.恰当选取两原子的初态、控制好相互作用时间,可以获得系统量子信息的高保真输出,产生在量子信息处理中有广泛应用的周期量子回声.

腔QED制备三原子W态的一般方案(英文)

本文提出了一个基于腔QED技术的制备三原子最大W态的一般方案。通过讨论表明三个原子不论是被同时注入腔中还是在不同的时刻被注入腔中我们都能得到三原子最大W态。

概率隐形传送原子态的腔QED方案

提出一个能够在实验上可以实现的未知原子态隐形传态的方案。该方案利用一个高Q值的光学谐振腔作为辅助系统,利用单个二能级原子和单模光场的相互作用实现未知原子态的隐形传态。方案中我们只需调节原子和腔场的相互作用时间。隐形传态的成功概率等于作为量子通道的叠加态的较小系数的模方的两倍。

在双模腔QED系统中用原子-腔共振相互作用实现三量子比特Toffoli门(英文)

提出了一种在腔QED系统中用一个五能级原子通过原子-腔共振相互作用实现三量子比特Toffoli门的方案。在该方案中,两个量子化的腔模充当控制比特,而原子的两个低能态构成目标比特。数值结果表明,当同时考虑原子高能态的自发辐射和腔模的衰减对量子门保真度的影响时,腔场的衰减是主要的噪声来源。讨论了原子-光场耦合常数的偏差对三量子比特Toffoli门保真度的影响以及方案在实验上的可行性。

基于腔QED技术的原子态纠缠纯化方案(英文)

基于两能级原子与单模腔场之间的失谐相互作用,我们提出了一个有效的且能够纯化任意未知原子纠缠态的纠缠纯化方案。将量子逻辑门(Phys.Rev.Lett.74,4087(1995))和纠缠纯化(Phys.Rev.Lett.76,722(1996))的理论研究的最新进展相结合提出了一个在实验上可行的纠缠纯化物理方案。

用W态实现量子隐形传态的腔QED方案(英文)

本文提出一个用类W态作为纠缠通道,采用不同于文献[19]的测量基来实现量子隐形传态的腔QED方案.在这个方案里,只需要利用原子和腔场通过J-C哈密顿量发生共振相互作用,一步就可制备纠缠通道.另外,通过原子与腔场的失谐作用,利用Bell态测量,可实现概率为100%的量子隐形传态.在目前的腔QED技术条件下,该方案是可以实现的.

腔QED中cluster相干态的产生(英文)

提出一个在腔QED中产生cluster-型纠缠相干态的方案。基于三能级A型原子和双模腔场之间的大失谐相互作用,原子的自发辐射可以忽略。此外,腔场的初态是真空态。在这个方案中,对原子进行测量后,能够产生腔场cluster-型纠缠相干态,并讨论了实验的可行性。

基于腔QED制备W纠缠态(英文)

本文基于腔QED提出了一种制备双光子四粒子体系W纠缠态的新方案.该方案通过双光子过程,利用一个三能级原子与四个腔场发生非共振相互作用制备出具有最大保真度的W纠缠态.要求四个腔场最初处于真空态,原子最初处于激发态,通过合适选择原子与腔场之间的相互作用时间可以获得该态的最大保真度以及成功几率.并且通过讨论表明该方案具有一定的实验可行性.

基于腔QED中实现多种量子克隆

在腔QED中,基于原子与腔场的相互作用,提出了一个通过控制原子与场相互作用的时间实现多种量子克隆的方案.例如,对于任意的输入量子态,可以实现普适的最优量子克隆;对于赤道输入量子态,通过参数调控,可以实现非对称性的1→2相位协变克隆和最优的非对称性的经济型的1→3相位协变克隆.在整个克隆过程中,由于原子与大失谐模式的腔场相互作用,所以该方案不受腔损和热场的影响.

基于腔QED的原子纠缠态的制备过程

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.

传送两原子直积态的腔QED方案(英文)

本文提出一个基于原子和腔场共振相互作用传送未知原子直积态的腔QED方案,原子和腔场通过J-C哈密顿量发生共振相互作用.在这个方案里,我们只需要用两个原子接受被传送的原子态以及两个单模腔作为量子通道.该方案既不需要贝尔态测量,也不需要任何操作重构纠缠初态,并且传送成功的概率为100%.这个方案也可以推广到传送n个原子的直积态.

实现量子SWAP门的腔QED方案(英文)

提出一个基于两个三能级原子和单膜腔场大失谐相互作用来实现两比特量子SWAP门的腔QED方案。在这个方案里,两个全同三能级原子同时与单膜真空腔场发生大失谐相互作用,并辅助了经典场对原子施行单比特操作。此外,在整个作用过程中,腔场态一直处于虚激发,原子和腔场之间没有信息交换,因此对腔的品质要求大大降低。在目前的腔QED技术条件下,该方案是可以实现的。

基于腔QED系统的量子相位门设计

提出一个基于腔QED系统实现量子相位门的设计方案.结果表明:在两个全同的二能级原子与光场相互作用过程中,借助经典场对原子实施Rabi翻转,控制原子射入腔场的速度v,选择原子与场相互作用参数l0,n和κ,可实现量子相位门.

基于两原子同时和腔场共振作用制备两原子纠缠态的腔QED方案(英文)

我们提出了一个将两个远离的原子制备成纠缠态的腔QED方案,该方案基于两个原子同时和一个腔场发生共振作用.在这个方案里,我们利用一个事先制备好的纠缠态将另外两个分离的原子制备成纠缠态.该方案仅包含两个原子和腔场的共振相互作用,不需要用腔场存储量子信息,并且原子和腔场作用时间极短.因此,我们的方案基于目前的腔QED技术是可以实现的.

通过腔QED实现高效的两原子的受控位相门

量子计算是近年来新出现的计算技术,具有非常好的发展前景。任何量子计算都能够被简化到一个门序列,而量子计算要利用某种物理体系来实现。介绍了一种通过腔QED实现高效的两原子的受控位相门的方案。此方案中,原子跃迁与腔模处于大失谐,因此原子自发辐射的影响得到了极大的抑制,从而提高了成功几率。而保真度取决于α、β、γ、δ几个常数的取值,数值计算结果表明我们的方案具有比较高的保真度,其保真度的平均值F=0．982318。该方案有一定的实验可行性,有望得到实验上的验证。

基于腔QED的无信息泄露量子对话(英文)

良好的安全性对量子保密通信协议而言是不可或缺的,但信息泄露已成为量子对话的一个严重安全威胁.为了解决信息泄露问题,利用腔QED中原子的演化规律提出一个基于腔QED的无信息泄露量子对话协议,利用腔QED中两个Bell态纠缠交换后的测量相关性来克服信息泄露问题.研究表明:该协议能够通过安全检测探测到外部窃听者的主动攻击,如截获-重发攻击、测量-重发攻击和纠缠-测量攻击;在每轮通信可以安全交换4比特秘密信息;对信息泄露问题和外部窃听者的主动攻击,都具备良好的安全性.

基于腔QED系统的几何量子失谐及其传送（英文）

研究了基于腔量子电动力学(腔QED)系统的几何量子失谐及其传送.该系统包括两个独立的子系统,每个子系统由两个二能级原子与单模腔共振相互作用.结果表明,所有初始存储在原子A_1A_2中的几何量子失谐最终被转移到原子B_1B_2和腔C_1C_2.同时,原子A_1A_2,B_1B_2和腔C_1C_2的几何量子失谐在该量子系统中可以发生猝死(DSD)以及纠缠突然死亡(ESD).但是,在该量子系统中几何量子失谐不能完全由于原子的自发辐射和腔衰减而复活.此外,原子A_1A_2,B_1B_2和腔C_1C_2几何量子失谐的量,取决于其纯度p,并与其成比例,p的值越小,几何失谐越小.它也表明,在原子自发辐射和腔衰减的情况下,原子A_1A_2,B_1B_2和腔C_1C_2的几何量子失谐将经历振荡衰减并最终衰减到零.不过,在没有原子自发辐射和腔衰减的情况下,原子A_1A_2,B_1B_2和腔C_1C_2的几何量子失谐却没有衰减.

外场驱动下腔QED中实现量子纠缠交换的方案

提出了一种外场驱动下在腔QED中实现量子纠缠交换的方案.在纠缠交换的过程中,不用考虑腔场耗散和外界热场环境的影响,也不需要对原子进行Bell基测量,而且最终能成功实现交换的几率为1.0.同时这种方案也可以用来实现开放目标的量子隐形传态,成功传送的几率也为1.0.

利用腔QED实现无Bell基测量的经济相位传输克隆

提出一种利用腔QED技术,实现无Bell基测量的经济相位传输克隆方案.该方案主要是基于原子和腔共振模型,其主要优点为:(1)由于利用了原子的共振,使整个过程所需时间大大缩短;(2)不需要任何的单比特原子旋转操作,实验装备较简单.在当前的实验技术条件下,该方案是可以实现的.