利用腔的输入输出过程制备多原子纠缠态
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应用腔QED制备多比特纠缠态
Ｍ ａ ．２ ０ ｒ ０１
文 章 编 号 ： ０ ４４ ５ （０ ０ ０ —０ ３０ １ ０ —３ ３ ２ １ ） １０ ４ ～４
应 用 腔 ＱＥ 制 备 多 比 特 纠 院 ， 林 延 吉 １３ ０ 吉 ３ ０ ２）
摘 要 ： 出 一 个 应 用 圆极 化 双模 腔 制 备 多 比特 纠缠 态 的 方 案 ． 方 案 基 于 １ 原 子 和 多 个 腔 以 及 多 个 原 子 和 提 该 个 １ 腔 的共 振 相 互 作 用 ， 备 过 程 简单 ， 互 作 用 时 间 短 ， 能有 效 地 抑 制 退 相 干 ， 有 实 验 可 行 性 ． 个 制 相 并 具 关 键 词 ：腔 量 子 电 动 力 学 ；共 振 相 互 作 用 ；多 比 特 纠 缠 态
Ｚｏ ｈ ｕ等口 叨在 ２ ０ ０ ５年 提 出 通 过 驱 动 １个 原 子 经 过左 旋 和右 旋 圆极 化 腔场 来 制 备 光 子 一 子 对 纠 光
缠． 因为 圆极化 电磁 场 和 电磁 波 已广 泛应 用 于人 们 的生 产生 活 ， 验 上 更 容 易控 制 ； 而 ， 些年 实 因 近
个光 子 纠缠 的 实 验［ ． 些 工 作 不 仅 为检 验 量 子 ７ 这 ｊ 力学 的非 定域 性 原 理 提 供 了可 能 ， 为量 子 纠 缠 还
来， 人们 一直 热 衷 于 圆极 化 电 磁 场 在各 领 域 应 用 的研 究 ． 近 ， ａ ｇ等＿ 最 Ｈｕ ｎ １ 出应用 腔 ＱＥ 妇提 Ｄ系统
过 １ 放在 高 品质 因 数 的 腔 中 的三 能 级 Ａ 型原 个 子制备 原子 一 子对 纠缠 的方案． 此基 础上 ， 光 在
中的 ２个原 子 纠 缠 ＿ ； ４ 后来 人们 逐 渐 集 中精 力 研
文 章 编 号 ： ０ ４４ ５ （０ ０ ０ —０ ３０ １ ０ —３ ３ ２ １ ） １０ ４ ～４
应 用 腔 ＱＥ 制 备 多 比 特 纠 院 ， 林 延 吉 １３ ０ 吉 ３ ０ ２）
摘 要 ： 出 一 个 应 用 圆极 化 双模 腔 制 备 多 比特 纠缠 态 的 方 案 ． 方 案 基 于 １ 原 子 和 多 个 腔 以 及 多 个 原 子 和 提 该 个 １ 腔 的共 振 相 互 作 用 ， 备 过 程 简单 ， 互 作 用 时 间 短 ， 能有 效 地 抑 制 退 相 干 ， 有 实 验 可 行 性 ． 个 制 相 并 具 关 键 词 ：腔 量 子 电 动 力 学 ；共 振 相 互 作 用 ；多 比 特 纠 缠 态
Ｚｏ ｈ ｕ等口 叨在 ２ ０ ０ ５年 提 出 通 过 驱 动 １个 原 子 经 过左 旋 和右 旋 圆极 化 腔场 来 制 备 光 子 一 子 对 纠 光
缠． 因为 圆极化 电磁 场 和 电磁 波 已广 泛应 用 于人 们 的生 产生 活 ， 验 上 更 容 易控 制 ； 而 ， 些年 实 因 近
个光 子 纠缠 的 实 验［ ． 些 工 作 不 仅 为检 验 量 子 ７ 这 ｊ 力学 的非 定域 性 原 理 提 供 了可 能 ， 为量 子 纠 缠 还
来， 人们 一直 热 衷 于 圆极 化 电 磁 场 在各 领 域 应 用 的研 究 ． 近 ， ａ ｇ等＿ 最 Ｈｕ ｎ １ 出应用 腔 ＱＥ 妇提 Ｄ系统
过 １ 放在 高 品质 因 数 的 腔 中 的三 能 级 Ａ 型原 个 子制备 原子 一 子对 纠缠 的方案． 此基 础上 ， 光 在
中的 ２个原 子 纠 缠 ＿ ； ４ 后来 人们 逐 渐 集 中精 力 研
多种形式的原子纠缠态的制备
近 年 来 ， 子纠 缠 态 的 制 备 成 为 量 子 力 学 中 引 ＾ 注 意 论 的矛 盾 ． 它不 需 违 Ｂ ｌ不 等 式 ． 可 以对 局 域 隐变 量 原 原 即 ｅｌ 就 的课 题 。 西 为 当 两 个 自旋 １ ２的粒 子 处 于 最 大 纠 缠 态 ． ／ 亦 子 理进 行 检 验 即 Ｅ Ｒ Ｅｎｔｉ— Ｐ ｄｌｋ — Ｒ ｓｎ 态 时 ． ｅｌ 等 式 Ｐ （ ｉｓ ｎ ｅ ｏ ｏｓ ｙ ｏｅ ） Ｂ ｌ不 不 九 前 ， ｒ￣” 提 出 了 一 种 基 于 非 退 化 的 两 光 子 Ｇｅ ｒ 将 被 违 背 ． 由此 可 以 证 明 关 于 量 子 理 论 的 局 域 隐 变 量 原 理 的 不 正 确 性 不 投 如 此 ． 可 以用 粒 子 的 纠 缠 态 以 实 现 Ｊｙ ｅ－Ｃ ｍ ｎ ｓ 型 来 制 备 另 一 形 式 的 四 原 子 纠 缠 态 还 ａｎ ｓ ｕ ｍｉｇ 模 量 子 隐形 传 态 （ｕ ｎ ｅｐｒａｉ ）¨］ 一 十 二 能 级 原子 的方 案 ． 四 原 子 纠缠 态 具 有 如 下 形 式 ． ｑ ａ ｍｍ ｔｔｏｔｔ ｎ ［ｌ ． ｏ ＿ 这 等同 于一 个 自旋 １ ２的粒 子 ． 且 对 原 子 的 探 嗣 效 率 可选 ／ 而 Ｉ
．
ｉｃ 【 Ａ 】— ． ｇ／ ｒ
Ｋｅ ｗｏ ｆ ： Ａ ｔ ｐ ｈ ｅ ｌ ｗ ｌ ｔ ｍ ： ｎｔｎｇ ｅ ｔ ｌ ： ａ ｎ ； Ｔ ｃ ｉ ｎ ｙ ｒｓ ｌ ｙ ｅ ｔ ｒ ｅ ｅ ｏ ｅ ａ ｌｄ ｓ ａ Ｒ ｍａ ｎｃ ａ ｔｏ ａ ｅ
ｌ
Ｉ 盲
这 种 悉 结 出 ｒ一 种 新 类 型 的 局 域 隐 变 量 原 理 与 量 子 理
陈 昌 永
（ 底 师 范 高等 专 科 学 校 物 理系 瑚南 娄 檀 娄底 ４７０） １０ ０ 要 ： 出 了一 种 利 用 ＾ 型 三 能 衄 席 干 与相 干 击腔 场 的 Ｒ ｍａ 相 互 作 用 制 备 多种 彤 式 的 原 干 纠 垃 态 的 普 遍 方 靠 研 究表 明 提 一 ａ ｍ
利用腔QED制备量子纠缠态的开题报告
利用腔QED制备量子纠缠态的开题报告开题报告题目：利用腔QED制备量子纠缠态背景介绍：量子纠缠是量子力学中独特的概念，描述一对或多对量子系统在某些方面彼此紧密地耦合，并且彼此之间的测量结果是高度关联的。
纠缠态已成为量子信息领域中的一个重要资源，可用于实现量子计算，量子通信和量子光谱学等应用。
腔量子电动力学（QED）是量子光学和量子磁学的交叉学科。
它涉及原子在高品质（Q）因子实空腔内的非线性光学响应，这种响应导致原子光学时钟和具有单光子幅度的单光子源。
腔QED可以用于制备和操纵光子和原子之间的量子态，该技术在量子信息和量子计算中具有广泛的应用。
研究目标：该研究将探索使用腔QED制备量子纠缠态的机制。
具体研究目标如下：1. 研究利用腔QED制备简单系统的量子纠缠态的优点和局限性。
2. 开发新的腔QED系统来制备更复杂的量子纠缠态。
3. 实现更高级的量子测量来检测制备的量子纠缠态。
计划方法：为了实现上述研究目标，我们将使用以下方法：1. 搭建内置原子的高Q因子目标腔系统，以制备能被控制的为原子和光子的量子态。
我们将使用量子力学的时间演化来描述该系统，以及计算该系统的哈密顿算符，并使用类似Green函数的方案来计算含有耦合原子和腔的系统的完整时间演化。
2. 制备系统的初态为简单的原子和光子的组合，并通过原子和腔的耦合，演化到量子纠缠态。
我们将使用密度矩阵的形式来表示演化过程，并利用密度矩阵几何来研究纠缠态。
3. 使用高分辨率的光谱测量来检测制备的量子纠缠态。
我们将使用高分辨率的光谱方法（例如拉曼光谱）来测量腔QED系统所产生的光子态和原子态的频率，以确定纠缠度和纠缠的质量。
预期成果和意义：通过通过腔QED制备量子纠缠态，我们将实现以下成果：1. 可以制备具有高纠缠度的量子纠缠态，这些纠缠态可用于量子计算，量子通信和量子测量等应用。
2. 这项研究将有助于加深我们对腔量子电动力学，量子光谱学和量子信息的理解，为相关领域的研究提供新的元素。
量子多体纠缠的制备与转化
量子多体纠缠的制备与转化量子多体纠缠是量子信息科学中的一个重要研究方向，它在量子计算、量子通信和量子模拟等领域都有着广泛的应用。
在实际应用中，如何制备和转化量子多体纠缠态是一个非常重要的问题。
本文将介绍一些关于量子多体纠缠的制备与转化的方法。
一、制备量子多体纠缠态1. 纠缠交换纠缠交换是一种制备量子多体纠缠态的方法，它利用了量子纠缠的可传递性。
具体来说，纠缠交换是通过将多个纠缠对进行交换，从而制备出更大的纠缠态。
例如，可以将两个纠缠对进行交换，从而得到一个四粒子的纠缠态。
这种方法可以用于制备任意多个粒子的纠缠态。
2. 纠缠生成纠缠生成是另一种制备量子多体纠缠态的方法，它利用了量子纠缠的非局域性。
具体来说，纠缠生成是通过将多个局域的纠缠态进行合并，从而得到更大的纠缠态。
例如，可以将多个两粒子的纠缠态进行合并，从而得到一个多粒子的纠缠态。
这种方法可以用于制备任意多个粒子的纠缠态。
3. 光子纠缠光子纠缠是一种制备量子多体纠缠态的方法，它利用了光子之间的量子纠缠。
具体来说，可以利用光子的双光子纠缠态，通过对其中一个光子进行操作，从而制备出多个光子的纠缠态。
这种方法可以用于制备任意多个光子的纠缠态。
二、转化量子多体纠缠态1. 纠缠消解纠缠消解是一种将多体纠缠态转化为少体纠缠态的方法，它利用了量子纠缠的可分离性。
具体来说，纠缠消解是通过将多体纠缠态中的某些粒子进行测量，从而将多体纠缠态转化为少体纠缠态。
例如，可以将一个四粒子的纠缠态中的两个粒子进行测量，从而得到两个二粒子的纠缠态。
这种方法可以用于将任意多个粒子的纠缠态转化为少于它们的纠缠态。
2. 纠缠切割纠缠切割是一种将多体纠缠态转化为两个或多个少体纠缠态的方法，它利用了量子纠缠的可分离性。
具体来说，纠缠切割是通过将多体纠缠态中的某些粒子进行测量，从而将多体纠缠态分解为两个或多个少体纠缠态。
例如，可以将一个四粒子的纠缠态中的两个粒子进行测量，从而得到两个二粒子的纠缠态。
制备两个三能级原子最大纠缠态的腔QED方案
统对腔 的耗 散和 热辐 射 都 不敏感 ． 目前 ， 已经提 出 了 通 过经 典场 作用 使原子 １ 于态 ｌ 一 口 ｇ 处 厂＞ ｌ ＞． 大量 的 基 于 腔 ＱＥ 技 术制 备 纠 缠 态 的方 案 ． ｉ ｃ Ｄ Ｃｒ ａ 然后 ， 仃 将 原子 １和 原子 ２同 时送 进 一个 真 我 ］ 和 Ｚ ｌ ｒ”提 出 了一个制 备 两原子 最 大纠缠 态 的方 空腔 ， 子与 腔场 的有效 作用 Ｈａ ｈ ｎａ ｏｌ 一 ｅ一 原 ｍｉｏ ｉｎ为［ １ 。 案． ｏ ａ Ｂ ｇ ｒ和 Ｂ ｒｏ ［］ 出了一 个 利用 两个 微波 腔 ｅｇ ｕ１提 。
个 原 子 被 先 后 送 入 一 个 单 模 共 振 腔 ， 子 和 腔 场 通 过 Ｊｙ ｅ— ｕ 原 ａｎ ｓＣ ｍｍｉｇ ｍｉｏ ｉｎ发 生 共 振 相 互 作 用 ． 们 的方 案 ｎ ｓＨａ ｌ ｎａ ｔ 我 基 于 前 腔 Ｑ Ｄ 技 术 有 可 能 在 实 验 上 实 现 ． Ｅ 关 键 词 ： 子 纠 缠 ； 振 ； ＱＥ 量 共 腔 Ｄ 中 囹 分 类 号 ： １． Ｏ４ ３ ３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ４４ ２ （０ ７ ０ —０ ６０ １０ —３ ９ ２ ０ ）４０ ２ —２
１ 基于腔 ＱＥ Ｄ技术制备 最大 纠缠 态
考虑 原 子 为 全 同 的三 能 级 原 子 ， 个 能级 分 别 三 表 示 为 ｌ ＞ ｌ ） ｌ＞ 能 级 ｌ＞ ｝ ＞和 ｌ ＞ ｌ ＞ 厂 ，ｇ 和 ｅ ， 一 ｇ Ｐ 厂 一 ｇ 的跃 迁频 率 分 别 为 ５ ． Ｇ １ １ Ｈｚ和 ５ 。 Ｈｚ ｌ‘ ４ ３Ｇ 。 ／ ＞在
Ｈ ＝ ００ ９ ＋口＋ 山 Ｓ ： ｏ ＋ ｉ （ Ｓ＋一 ａ Ｊ ａ ￣ ＋Ｓ一）一
ｚ＋ Ｈ ｏ＋ Ｈ ， （ ） １
个 原 子 被 先 后 送 入 一 个 单 模 共 振 腔 ， 子 和 腔 场 通 过 Ｊｙ ｅ— ｕ 原 ａｎ ｓＣ ｍｍｉｇ ｍｉｏ ｉｎ发 生 共 振 相 互 作 用 ． 们 的方 案 ｎ ｓＨａ ｌ ｎａ ｔ 我 基 于 前 腔 Ｑ Ｄ 技 术 有 可 能 在 实 验 上 实 现 ． Ｅ 关 键 词 ： 子 纠 缠 ； 振 ； ＱＥ 量 共 腔 Ｄ 中 囹 分 类 号 ： １． Ｏ４ ３ ３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ４４ ２ （０ ７ ０ —０ ６０ １０ —３ ９ ２ ０ ）４０ ２ —２
１ 基于腔 ＱＥ Ｄ技术制备 最大 纠缠 态
考虑 原 子 为 全 同 的三 能 级 原 子 ， 个 能级 分 别 三 表 示 为 ｌ ＞ ｌ ） ｌ＞ 能 级 ｌ＞ ｝ ＞和 ｌ ＞ ｌ ＞ 厂 ，ｇ 和 ｅ ， 一 ｇ Ｐ 厂 一 ｇ 的跃 迁频 率 分 别 为 ５ ． Ｇ １ １ Ｈｚ和 ５ 。 Ｈｚ ｌ‘ ４ ３Ｇ 。 ／ ＞在
Ｈ ＝ ００ ９ ＋口＋ 山 Ｓ ： ｏ ＋ ｉ （ Ｓ＋一 ａ Ｊ ａ ￣ ＋Ｓ一）一
ｚ＋ Ｈ ｏ＋ Ｈ ， （ ） １
对单原子的局域操作实现原子纠缠态的纯化
ＥＲ Ｐ 对
图１ 纯化二粒 子 纠缠 态的原理
为了 从方程 （ ） ３ 获得最大纠缠态， ｌｅ Ａｉ处引进一个处在真空态１ 的腔场， １ｅ ｃ ０ ） Ａｉ让原子１ ｃ 注人腔场，
系统将发生演化
（ｅｌ）ｂ ：０￣ａｏ ｔ））ｉｎｔ。） ＋ｉｇ）） ａ， ｉ） ） ） （ｓ ｌ １一ｓ ｇｇｌ ）ｂ。 ｌ＝ ｌ ｅ ＋ ｇｌ 】 ） ｇ ｃ ｇｅ ０ ｉ ］）】 １ ｇ： ｏ （ ｏ ｔｅ＋ｌｇ ￣ － ｓ ｇｇ２ ） ａ ｓ ｌ ２ ｂ ｌ） ）ｉｉ ｔ１） ｃ ｇｅ ） ｇ ２Ｏ ａｎ ｌ Ｉ ｌ １
第 ３ 卷 第 ２ Ｏ 期
２ １ 年 ３ 月 ００
高 师 理 科 学 刊
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ ｃ ｅ ｃ ｆ Ｔ ａ ｈ ｒ Ｃ ｌｅ ｅ ａ ｄ ｏ ｒ ａ ｆ Ｓ ｉ ｎ ｅ ｏ ｅ ｃ ｅ ｓ ｏ ｌ ｇ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｉ ｅ ｓｔ ｙ
Ｖ０ ＿ ０ Ｎｏ２ ｌ３ ．
其中：ｔ 为原子与腔场的相互作用时间，可以通过调节原子的速度 ， ｔ 使 满足
（） ４
（） ５
ｇ＝ｒ ｏｂｌ ｔ ａ ｃｓｌ Ｉ ｃ ｌａ ／ Ａｉ 探测腔场， ｌｅ ｃ 假如腔场被测到处于１ 态， ０ ） 原子１ 被纯化为最大纠缠态 ，２
Ｉ ）ｇ ） 去《 ＋ ） Ｉ Ｉ ｇ
２ 三原子Ｇ Ｚ 的纯化 Ｈ态
部分纠缠的情况．计算结果表 明，对不同原子数的部分纠缠态，纯化的概率都为２ ．该方案的 主要优点是只需引入一个辅助腔场，然后进行局域操作就能实现原子的纠缠纯化，这在实验上是 简单可行 的 ． 关键 词 ：纠缠 纯化 ；原子 纠缠 态；腔Ｑ Ｄ； Ｅ 中 图分类号 ：０ ３ ． ４ １ 文献标 识码 ：Ａ ２ ｄ ｉ ０３ ６ ／ ｉｎ１０ － ８ １ ０ ００ ．１ ｏ ：１ ． ９ｊ ｓ ． ７ ９ ３ ． １ ． ０ ８ ９ ．ｓ ０ ２ ２ 量子信息是信息科学与量子力学相结合的新兴交叉学科．近年来 ，量子信息无论是在理论方面还是在 实验方面都取得了令人瞩 目的成就．在量子信息中，纠缠态扮演着至关重要的角色．它被广泛应用在量子 隐形传送 、量子密集编码忙 、量子密钥分配ｐ 等方面．在实际的量子通信中，最大纠缠态被作为量子通道 ， 这就需要从大量低纠缠度的量子态中提取尽可能高纠缠度的量子态 ， 即纠缠纯化． 纠缠纯化的基本思想是 ： 发送者Ａｉ 首先局域制备一对Ｅ Ｒ ， ｌｅ ｃ Ｐ 对 然后把Ｅ Ｒ 中的一个粒子发送给接收者Ｂ ｂ 另一个 留给 自己．在 Ｐ对 ｏ， 发送粒子过程中 ， 环境 的耗散作用不可避免，当粒子到达Ｂ ｂ ｏ处时 ， ｌ ｅ ｏ所共享的往往是处于部分纠 Ａｉ 和Ｂ ｂ ｃ 缠的粒子对．这时Ａｉ 通过局域操作使他们共享的粒子对从非最大纠缠态纯化为最大纠缠态．近年来 ，越 ｌｅ ｃ 来越 多 的纯化 方案被 人们 提 出 ． 文献［通过在Ａｉ 处引进一个腔场和一个辅助粒子 ，Ａｉ 同时发送手中的２ ６ 】 ｌｅ ｃ ｌｅ ｃ 个粒子通过腔场并与之相 互作用 ， 最终使原子态从非最大纠缠态纯化为最大纠缠态． 该方案 的缺点是实验中无法保证２ 个粒子能同时 进入腔场．另外 ， 粒子飞出腔场时， 当２ 在区分２ 个粒子上有一定 困难．在本文中， ｌｅ Ａｉ 只需引入一个腔场 ， ｃ Ａｉ 发送粒子通过腔场 ，当粒子飞出腔场时 ，Ａｉ ￣测腔场 ，原子态从非最大纠缠态纯化为最大纠缠态． ｌｅ ｃ ｌｅ ｃ
在腔QED中制备四原子的｜D_4~2〉态
案 � 假 设 四 个 原 子 的 初 态 是� 0 0 1 1� 1 2 3 4� 将 这 四 个原子经过图 1所示 的操 作, 就 可以很 容易 地制
() 1� 制备 四 原子 的 �D42 �态
( 2) �态 � 得 � D4
考虑两个全同的二 能级原子同时与一 单模腔 场相互作用� 在相互 作用 绘景 和旋 波近似 下, 系
1
( 1) 其中� 可以看出� 当� P� 是 排 列 算 符 � 从 等 式 ( 1)
2 0 1 1 0 4 0 5� 0 1 2 0 4 2 0 � 收 稿日 期 � � 修回 日期 �2 基 金项 目 � 国家 自然 科学 基金 ( � 1 0 9 4 7 0 1 7 A 0 5)
�男 �浙 江瑞 安人 �硕士 研究 生 �研 究领 域 �量 子信 息 � 作 者简 介 � 黄寿 胜 ( 1 9 8 5�)
� � �2 量子光学学报 1 8 3 4 1 �2 4 5� 2 0 1 2 A � � a � S � � � � a� Q � a � � � �� O � � � � a
文章编号 �1 � 0 0 7 6 6 5 4� 2 0 1 2 0 3 0 2 4 1 0 5�
� 2�� 在 腔 QE 态 D 中制 备四 原 子的 �D4
1 4� 统的哈密顿量 可以表述为� 2
( �) �DN �态 是 N 比 特 以 等 几 率 组 成 的 一 个 叠
) 0 0 1�+ 0 1 0� 1 0 0� . ( 2) �1 �1 + �1 从文献� 中 可知 � 按 照不 同 的 纠缠 方 式� 四粒 1 0� 子的 纠 缠 态 共 有 9 类� 其中� 第一 类纠缠 就是 它的 具体形式是� �G� a � � �� a+�( )+ 0 0 0� 1 1 1� �G � a � � � = �0 + �1 2 a -�( )+ 0 1 1� 1 0 0� �0 + �1 2 � +� ( )+ �0 1 0 1� + �1 0 1 0� 2
用腔QED技术实现纠缠交换
场发 生大 失谐 相互 作用 ， 简单起 见 ， 为 假定 两原 子与
腔场 的耦 合系 数都 相 同 ， 原 子 的 本 征 跃迁 频 率 也 两
相同， 在相 互作 用绘 景 中 ， 统 的有效 哈密 顿量 ｌ 为 系 ＿ ７
对此 原子 或腔 场进 行探 测 ， 在合适 的条件 下 ， 使另 便
一
个 原 子和腔 场 产生 了纠 缠 ． 于 Ｙａ ｇ的 方 案 ， 基 ｎ 考
虑 两对 纠 缠 的 二 能 级 原 子 （ １与 ２纠 缠 ； ３与 ４纠
缠 ） 使 其 中两 个 不 纠 缠 的 二 能 级 原 子 （ 、 ） 时 与 ， ２３同
Ｈ 一 ∑
ｉ １２ ，
一
栗 军
（ 州 学 院 物 理 系 ，山 东德 州 ２ ３ ２ ） 德 ５ ０ ３
摘 要 ： 于 腔 ＱＥ 系 统 ， 出一 种 纠缠 交换 的 方 案 ． 仅 能 实 现 没 有 直 接相 互作 用 的 原 子 不 同 程 度 的 纠 缠 ． 基 Ｄ 提 不 还 能 实 现 未 知 纠 缠 状 态 转 移 到 没 有 直 接 相 互 作 用 的 原 子 上 去 ． 此 方 案 中 只对 原 子 做 独 立 测 量 ， 有 使 用 联 合 测 在 没
降低 ， 易在 实验 上实 现． 容
距 离越 远 ， 降 的程 度 越 大 ． 了避 免 这 个 问题 ， 下 为 人 们 提 出 了一个 方 法 ， 两 个从 来 没 有 直 接 相 互 作用 使
的系统 产生 纠缠 ， 这就 是 纠缠交 换ｌ ． ＿ 在通 常 的纠 缠 ４ ］ 交 换 的方 案中 ， 甲 、 、 三个 人 ， 有 乙 丙 甲和 乙分 别和丙 共 享一 对 纠缠粒 子 ， 对 手 中的两 个 粒 子 进 行 联 合 丙 测量（ 比如 Ｂ ｌ基 的测 量 ） 甲 和 乙手 中的离 子 便 纠 ｅｌ ， 缠 了起 来 ， 根据 测量 结 果 也 可 知 甲 和 乙 手 中 的离 子 究 竟 塌缩 到何种 纠 缠 态． 上 述 方 案 中联 合 测 量 处 在 于核 心地 位 ， 以现 在 的技术 水平 ， 但 在试 验上 实现 是 非常 困难 的． 管利 用 线 性 光 学 元 件 已 经实 现 了光 尽 子 的 纠 缠 交 换 ， 由 于 无 法 完 全 辨 认 四 个 Ｂ ｌ 但 ｅ ｌ 基 ， 率 还 很 低． 近 Ｙ ｎ 效 最 ａ ｇ等 人 基 于 腔 ＱＥ 提 出 Ｄ
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摘
要 ： 文 提 出 一些 制备 多 原 子 纠缠 态 的物 理 方 案 ， 些 方 案 是 依 靠 辅 助 腔 和单 光 子 脉 冲 相 互 作 用 来 完 成 的 ． 论 这 即
使原 子不在 Ｌｍｂ— ｉ ｅ体系 中， ａ Ｄｅ ｋ 通过此方案产生的纠缠态仍具有很 高的保真度． 实验的观点 来看 ， 少的操作数 目 从 较
ＰＡＮ Ｇｕ —ｈ ，ＹＡＮＧ ｎ ｈ ｏ ｚｕ Ｍｉｎ 。 Ｇａ ｇ Ｚｈ ｏ ｌａ ｇ ＇
（ ． ｃ ｏｌ ｆ ｈ ｓ ｓ ｎ ａ ｒ ｌ ｃ ｎ ｅ Ａ ｈ ｉ ｎｖ ｒ ｔ ， ｅ ｉ ２ ０ ３ ， ｈｎ ； １ Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｐ ｙｉ ｄ Ｍ ｔ ｉ ｉ ｃ ， ｎ ｕ Ｕ ｉ ｓ ｙ Ｈ ｆ ３ ０ ９ Ｃ ｉａ ｃａ ｅａ Ｓ ｅ ｅｉ ｅ
ｒｇ ｍｅ Ｆｒｍ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｏｎ ｆ ｖｅ ，ｆ ｗｅ ｐ ｒｔｏ ｕｍｂ ｒ ｎ ｓｍｐ ｅ ｓ ｔｐ ｋ ｅ ｈ ｅ ｉ ． ｏ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌｐ ｉｔ ｏ ｉｗ ｅ ｒ ｏ ｅ ａｉ ｎ ｎ ｅ ｓ ａ ｄ ｉ ｌ ｅｕ ｅ ｐ ｔ ｅ
２． ｓｃ Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ｎｔｒ Ｂａ ｉ ｐ ｒｍｅ ｔＣｅ ｅ ，Ｗ ｅ ｔＡｎ ｉＵｎｉｅ ｓｔ ｓ ｈｕ ｖ ｒｉ ｙ，Ｌｕａ ２ ７ ２，Ｃｈｉａ； ’ｎ ３ ０１ ｎ
３ Ｄ ｐｒ ｅｔ ｆ ｈｓ ｓ ｎ ｌ ｔ ｎ ｎｉｅｒ ｇ Ｈ ｆｉ ｏ ｌ ｎｖｒｉ ， ｅ ｉ ２０ ６ ， ｈｎ ） ． ｅａ ｍ ｎ ｏ Ｐ ｙｉ ｄＥｅ ｒ ｉ Ｅ ｇ ｅ ｎ ， ｅ ｒ ｉ ｓｙ Ｈ ｆ ３０ １ Ｃ ｉ ｔ ｃａ ｃｏ ｃ ｎ ｉ ｅ Ｎ ｍａ Ｕ ｅ ｔ ｅ ａ
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Ｋｅ ｏ ｄ ： ｎａｇｅ ｅ ｔ ｔ ｅ Ｗ — ａ ； ｒｐ ｔｔ；ｃｖ ｙＱ Ｄ ｙｗ ｒ ｓ ｅｔ ｌ ｎ ｓ ｔ； ｓ ｔ Ｇ ａ ｈｓ ｅ ａｉ Ｅ ｎ ｍ ａ ｔｅ ａ ｔ
ＣＬＣ ｕ ｅ Ｔ ２ １ ｎ ｍｂ ｒ： Ｎ ０ Ｄｏ ｕ ｎ ｏ ｅ ｃ ｍｅ ｔｃ ｄ ：Ａ Ａｒｉｌ Ｄ：０ ０—２ ６ （ ０ ０） ５一Ｏ ３ ｔ ｅＩ １０ ｃ １２ ２ １ ０ Ｏ ８一Ｏ ６
利用 腔 的输入 输 出过程 制 备 多原 子 纠缠态
潘 国柱 ， 杨 名 ， 张 刚 ， 曹卓 良 ＇
（． １ 安徽 大学 物 理 与 材料 科 学 学 院 ， 徽 合肥 安 ２０ ３ ；． 西 学 院 基础 实 验 中心 ， 徽 六 安 ３０ ９ ２ 皖 安 ２０ ６ ） ３０ １ ２７ １ ； ３ ０２ ３ 合 肥 师范 学 院 物 理 与 电子 工 程 系 ， 徽 合 肥 ． 安
第３ ４卷 第 ５期
Ｖ １３ ｏ ５ ｏ． ４ Ｎ ．
Ｇｅ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｕ ｔ ａ ｏ ｅ ｔ ｎ ｌｄ ｅ ｒ ｏ ｆｍ ａＵ－ ｔ ｍ ｎ ａ ｇ ｅ ｎ ｔ Ｉ ｌ Ｏ ｉ
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２１ ００年 ９月
安徽 大 学 学 报 （ 自然科 学 版 ） Ｊｕｎ ｌ ｆ ｎ ｕ Ｕ ｉ ｒｉ Ｎ ｔｒ ｃ ｎ ｅＥ ｉｏ ） ｏ ｒ ａ ｏ Ａ ｈ ｉ ｎｖ ｓ ｙ（ ａ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ｎ ｅ ｔ ｕ ｌ ｅ ｉ
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