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运动双原子与光场依赖强度耦合系统中的纠缠操纵与量子态制备

刘小娟 周并举 刘一曼 姜春蕾

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运动双原子与光场依赖强度耦合系统中的纠缠操纵与量子态制备

刘小娟, 周并举, 刘一曼, 姜春蕾

Manipulation of entanglement and preparation of quantum states for moving two-atom and the light field via intensity-dependent coupling

Liu Xiao-Juan, Zhou Bing-Ju, Liu Yi-Man, Jiang Chun-Lei
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  • 将Tavis-Cummings模型推广到同时考虑原子运动及与光场依赖强度耦合的情况. 运用原子约化熵和Concurrence操纵了该系统在真空场、弱相干场和强相干场条件下, 双原子-场之间以及双原子之间纠缠演化特性. 以此为依据,选择双原子与场相互作用时间、选取双原子纠缠因子、调节场模结构参数, 控制系统纯态概率幅和选择测量,制备了双原子-场W类态、双原子Bell态、Bell态原子保真态、 光场的单光子态、双光子态及稳定的数态. 实现了双原子Bell态突然产生及有限时间内的保持、Bell态原子周期量子回声的形成及其信息(态)持续保真. 结果表明, 该系统具有强大的量子信息功能, 为量子信息处理的实验实现提供了物理载体和理论参数.
    In this paper, the Tavis-Cummings model is generalized to simultaneously consider the atomic motion and the field via intensity dependent coupling. Under the conditions of vacuum field, weakly and strongly coherent field, the entanglement evolution properties of two-atom-field and two-atom-two-atom are investigated using atomic reduced entropy and concurrence, respectively. According to evolution characteristics above, we prepare the W-class states of two-atom-field, two-atom Bell state, fidelity state of Bell-state atoms, single-photon state, two-photon state and stable number-states of field by selecting the interaction time of the two-atom-field, selecting the entanglement factor of the two-atom, regulating the field-mode structure parameter, controlling the probability amplitude of pure state of the system and selective measurement. The manipulation of two-atom Bell state sudden generation and its maintenance in a limited time, the formation of periodic quantum echo of Bell-state atoms and the continuous fidelity of Bell-state atomic information are achieved. The results show that the system has a powerful function of quantum information, and provide the physical carrier and theoretical parameters for experimental implementation of quantum information processing.
    • 基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 11074072)、湖南省自然科学湘潭联合基金 (批准号: 10JJ9002)、湖南省自然科学基金 (批准号: 09JJ3012)、湖南省教育厅 (批准号: 10A032)和中国科学院红外物理国家重点实验室(批准号: 201118, 201119 ) 资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11074072), the Hunan Province Natural Science (Xiangtan) Union Foundation of China (Grant No. 10JJ9002), the Hunan Province Natural Science Foundation of China (Grant No. 09JJ3012), the Education Bureau of Hunan Province, China (Grant No. 10A032), and the National Key Laboratory for Infrared Physics, Chinese Academy of Sciences (Grant Nos. 201118, 201119).
    [1]

    Guo G C 2001 Physics 30 286 (in Chinese) [郭光灿2001 物理 30 286]

    [2]

    Liu X J, Liu Y M, Liu M 2011 Acta Photon. Sin. 40 458 (in Chinese) [刘小娟, 刘一曼, 刘敏 2011 光子学报 40 458]

    [3]

    Bennett C H, Divincenzo D P 2000 Nature (London) 404 247

    [4]

    Nguyen B, Zhan A 2004 Phys. Rev. A 69 02235

    [5]

    Wang Q, Guo G C, Karlsson A 2008 Phys. Rev. Lett. 100 090501

    [6]

    Yu Y B, Zhu S N, Yu X Q, Xu P, Wang J F, Xie Z D, Leng H Y 2008 Phys. Rev. A 77 032317

    [7]

    Zhou B J, Liu X J, Zhan J, Zhou R L 2012 Journal on Communication 33 177 (in Chinese) [周并举, 刘小娟, 詹杰, 周仁龙 2012 通信学报 33 177]

    [8]

    Tavis M, Cummings F M 1986 Phys. Rev. A 170 379

    [9]

    Huang C J, He H Y, Zhou M, Fang J Y, Huang Z H 2006 Acta Phys. Sin. 55 1764 (in Chinese) [黄佳春, 贺慧勇, 周明, 方家元, 黄祖洪 2006 物理学报 55 1764]

    [10]

    Shan C J, Liu J B, Chen T, Liu T K, Huang Y X, Li H 2010 Acta Phys. Sin. 59 6799 (in Chinese) [单传家, 刘继兵, 陈 涛, 刘堂昆, 黄燕霞, 李 宏 2010 物理学报 59 6799]

    [11]

    Buck B, Sukumar C V 1981 Phys. Lett. A 81 135

    [12]

    Li C X, Fang M F 2003 Chin. Phys. 12 0294

    [13]

    Zhou B J, Liu X J 2011 Acta Photon. Sin. 40 1083 (in Chinese) [周并举, 刘小娟 2011 光子学报 40 1083]

    [14]

    Liu X J, Liu Y M, Zhou B J 2010 Acta Phys. Sin. 59 8518 (in Chinese) [刘小娟, 刘一曼, 周并举 2010 物理学报 59 8518]

    [15]

    Liu T K, Wang J S, Zhang M S 2001 At. Mol. Phys. 18 58 (in Chinese) [刘堂昆, 王继锁, 詹明生 2001 原子与分子学报 18 58]

    [16]

    Liu X J, Fang M F, Zhou Q P 2005 Acta Phys. Sin. 54 703 (in Chinese) [刘小娟, 方卯发, 周清平 2005 物理学报 54 703]

    [17]

    Liu X J, Zhao M Z, Liu Y M, Zhou B J, Peng Z H 2010 Acta Phys. Sin. 59 3227(in Chinese)[刘小娟, 赵明卓, 刘一曼, 周并举, 彭朝晖 2010 物理学报 59 3227]

    [18]

    Phoenix S J, Kinght P L 1998 Phys. Lett. A 186 381

    [19]

    Hill S, Wootters W K 1997 Phys. Rev. Lett. 78 5022

  • [1]

    Guo G C 2001 Physics 30 286 (in Chinese) [郭光灿2001 物理 30 286]

    [2]

    Liu X J, Liu Y M, Liu M 2011 Acta Photon. Sin. 40 458 (in Chinese) [刘小娟, 刘一曼, 刘敏 2011 光子学报 40 458]

    [3]

    Bennett C H, Divincenzo D P 2000 Nature (London) 404 247

    [4]

    Nguyen B, Zhan A 2004 Phys. Rev. A 69 02235

    [5]

    Wang Q, Guo G C, Karlsson A 2008 Phys. Rev. Lett. 100 090501

    [6]

    Yu Y B, Zhu S N, Yu X Q, Xu P, Wang J F, Xie Z D, Leng H Y 2008 Phys. Rev. A 77 032317

    [7]

    Zhou B J, Liu X J, Zhan J, Zhou R L 2012 Journal on Communication 33 177 (in Chinese) [周并举, 刘小娟, 詹杰, 周仁龙 2012 通信学报 33 177]

    [8]

    Tavis M, Cummings F M 1986 Phys. Rev. A 170 379

    [9]

    Huang C J, He H Y, Zhou M, Fang J Y, Huang Z H 2006 Acta Phys. Sin. 55 1764 (in Chinese) [黄佳春, 贺慧勇, 周明, 方家元, 黄祖洪 2006 物理学报 55 1764]

    [10]

    Shan C J, Liu J B, Chen T, Liu T K, Huang Y X, Li H 2010 Acta Phys. Sin. 59 6799 (in Chinese) [单传家, 刘继兵, 陈 涛, 刘堂昆, 黄燕霞, 李 宏 2010 物理学报 59 6799]

    [11]

    Buck B, Sukumar C V 1981 Phys. Lett. A 81 135

    [12]

    Li C X, Fang M F 2003 Chin. Phys. 12 0294

    [13]

    Zhou B J, Liu X J 2011 Acta Photon. Sin. 40 1083 (in Chinese) [周并举, 刘小娟 2011 光子学报 40 1083]

    [14]

    Liu X J, Liu Y M, Zhou B J 2010 Acta Phys. Sin. 59 8518 (in Chinese) [刘小娟, 刘一曼, 周并举 2010 物理学报 59 8518]

    [15]

    Liu T K, Wang J S, Zhang M S 2001 At. Mol. Phys. 18 58 (in Chinese) [刘堂昆, 王继锁, 詹明生 2001 原子与分子学报 18 58]

    [16]

    Liu X J, Fang M F, Zhou Q P 2005 Acta Phys. Sin. 54 703 (in Chinese) [刘小娟, 方卯发, 周清平 2005 物理学报 54 703]

    [17]

    Liu X J, Zhao M Z, Liu Y M, Zhou B J, Peng Z H 2010 Acta Phys. Sin. 59 3227(in Chinese)[刘小娟, 赵明卓, 刘一曼, 周并举, 彭朝晖 2010 物理学报 59 3227]

    [18]

    Phoenix S J, Kinght P L 1998 Phys. Lett. A 186 381

    [19]

    Hill S, Wootters W K 1997 Phys. Rev. Lett. 78 5022

  • [1] 危语嫣, 高子凯, 王思颖, 朱雅静, 李涛. 基于单光子双量子态的确定性安全量子通信. 物理学报, 2022, 71(5): 050302. doi: 10.7498/aps.71.20210907
    [2] 危语嫣, 高子凯, 王思颖, 朱雅静, 李涛. 基于单光子双量子态的确定性的安全量子通讯. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20210907
    [3] 李宇昂, 吴迪, 王栋立, 胡昊, 潘毅. 基于原子操纵技术的人工量子结构研究. 物理学报, 2021, 70(2): 020701. doi: 10.7498/aps.70.20201501
    [4] 田聪, 鹿翔, 张英杰, 夏云杰. 纠缠相干光场对量子态最大演化速率的操控. 物理学报, 2019, 68(15): 150301. doi: 10.7498/aps.68.20190385
    [5] 安子烨, 王旭杰, 苑震生, 包小辉, 潘建伟. 冷原子系综内单集体激发态的相干操纵. 物理学报, 2018, 67(22): 224203. doi: 10.7498/aps.67.20181183
    [6] 刘瑞, 於亚飞, 张智明. 利用冷原子系综制备窄线宽三光子频率纠缠态. 物理学报, 2014, 63(14): 144203. doi: 10.7498/aps.63.144203
    [7] 吴琴, 张智明. Kerr介质中耦合双原子的纠缠特性. 物理学报, 2013, 62(17): 174206. doi: 10.7498/aps.62.174206
    [8] 孙新梅, 查新未, 祁建霞, 兰倩. 基于非最大纠缠的五粒子Cluster态的高效量子态共享方案. 物理学报, 2013, 62(23): 230302. doi: 10.7498/aps.62.230302
    [9] 胡要花, 谭勇刚, 刘强. 强度相关耦合双Jaynes-Cummings模型中的纠缠和量子失谐. 物理学报, 2013, 62(7): 074202. doi: 10.7498/aps.62.074202
    [10] 余本海, 李盈傧. 椭圆偏振激光脉冲驱动的氩原子非次序双电离对激光强度的依赖. 物理学报, 2012, 61(23): 233202. doi: 10.7498/aps.61.233202
    [11] 童爱红, 冯国强, 邓永菊. 氦原子非次序双电离对正交双色场强度比的依赖关系. 物理学报, 2012, 61(9): 093303. doi: 10.7498/aps.61.093303
    [12] 王海霞, 殷雯, 王芳卫. 耦合量子点中的纠缠测量. 物理学报, 2010, 59(8): 5241-5245. doi: 10.7498/aps.59.5241
    [13] 刘小娟, 赵明卓, 刘一曼, 周并举, 彭朝晖. 运动原子与光场依赖强度纠缠下最佳熵压缩态的制备和控制. 物理学报, 2010, 59(5): 3227-3235. doi: 10.7498/aps.59.3227
    [14] 刘小娟, 刘一曼, 周并举. 原子与双模相干强场依赖强度耦合多光子过程中纠缠量度与制备. 物理学报, 2010, 59(12): 8518-8525. doi: 10.7498/aps.59.8518
    [15] 张 淼, 贾焕玉, 姬晓辉, 司 坤, 韦联福. 制备囚禁冷离子的振动压缩量子态. 物理学报, 2008, 57(12): 7650-7657. doi: 10.7498/aps.57.7650
    [16] 张登玉, 郭 萍, 高 峰. 强热辐射环境中两能级原子量子态保真度. 物理学报, 2007, 56(4): 1906-1910. doi: 10.7498/aps.56.1906
    [17] 黄春佳, 贺慧勇, 孔凡志, 方家元. 光场与V型三能级原子依赖强度耦合系统场熵的演化特性. 物理学报, 2004, 53(8): 2539-2543. doi: 10.7498/aps.53.2539
    [18] 宋克慧. 利用原子腔场的Raman相互作用制备多种形式的原子纠缠态. 物理学报, 2000, 49(3): 441-444. doi: 10.7498/aps.49.441
    [19] 刘堂昆, 王继锁, 柳晓军, 詹明生. 纠缠态原子偶极间相互作用对量子态保真度的影响. 物理学报, 2000, 49(4): 708-712. doi: 10.7498/aps.49.708
    [20] 黄燕霞, 郭光灿. 依赖强度耦合Jaynes-Cummings模型中原子和场的Disentangled-states及其演化特性. 物理学报, 1999, 48(1): 49-57. doi: 10.7498/aps.48.49
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-05-28
  • 修回日期:  2012-06-20
  • 刊出日期:  2012-12-05

运动双原子与光场依赖强度耦合系统中的纠缠操纵与量子态制备

  • 1. 湖南科技大学物理学院, 湘潭 411201
    基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 11074072)、湖南省自然科学湘潭联合基金 (批准号: 10JJ9002)、湖南省自然科学基金 (批准号: 09JJ3012)、湖南省教育厅 (批准号: 10A032)和中国科学院红外物理国家重点实验室(批准号: 201118, 201119 ) 资助的课题.

摘要: 将Tavis-Cummings模型推广到同时考虑原子运动及与光场依赖强度耦合的情况. 运用原子约化熵和Concurrence操纵了该系统在真空场、弱相干场和强相干场条件下, 双原子-场之间以及双原子之间纠缠演化特性. 以此为依据,选择双原子与场相互作用时间、选取双原子纠缠因子、调节场模结构参数, 控制系统纯态概率幅和选择测量,制备了双原子-场W类态、双原子Bell态、Bell态原子保真态、 光场的单光子态、双光子态及稳定的数态. 实现了双原子Bell态突然产生及有限时间内的保持、Bell态原子周期量子回声的形成及其信息(态)持续保真. 结果表明, 该系统具有强大的量子信息功能, 为量子信息处理的实验实现提供了物理载体和理论参数.

English Abstract

参考文献 (19)

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