原子相干效應與糾纏光產生的研究.pdf

1、量子糾纏反映的是兩個或多個量子系統(tǒng)之間存在的非定域、非經典的強關聯(lián)，它是量子力學最顯著的特征之一。近年來量子糾纏的制備及其應用成為了量子信息科學的前沿領域。這不僅因為它可以用來驗證實在性、定域性、隱變量以及測量理論等量子力學的基本問題，而且在量子信息處理中如量子隱形傳態(tài)、量子密集編碼、量子密鑰分配等方面有著重要的應用。另一方面，原子相干效應是量子光學和激光物理學的重要課題，一直以來都是科學研究的熱點之一。它導致了一系列有趣的物理現(xiàn)象，如

2、相干布居捕獲、電磁誘導透明、非線性過程增強等，這些現(xiàn)象對基礎物理的發(fā)展和實際的應用都有著重要的價值?；谠酉喔尚苽浞€(wěn)定的、抗干擾能力強的、高純度的糾纏源是本文的研究主題。本文創(chuàng)新性工作包括以下三個方面： 首先我們分析了三能級Λ型和V型四波混頻系統(tǒng)中的糾纏特性。在此混頻系統(tǒng)中，兩外加驅動場分別被應用到兩個偶極允許的躍遷上，且在該躍遷上產生兩腔模場。我們利用綴飾原子壓縮變換模方法分析了糾纏產生的物理機制，在此表象中存在著兩個

3、離散通道。綴飾原子通過兩離散通道同時吸收來自于一對壓縮變換模的激發(fā)光子。正是因為雙通道的存在，糾纏大大地增強。適當?shù)剡x擇激光場失諧與強度的比值，最好獲得的態(tài)接近原始的EPR糾纏態(tài)。該方案考慮了原子的自發(fā)輻射，因此可適用于光頻范圍。 接著我們提出EPR光糾纏可在微波控制的四波混頻系統(tǒng)中獲得。在此系統(tǒng)中，控制場和產生場有著五個量級的頻率差。作為例子，我們考慮了一個三能級Λ型原子系綜。其中，一個微波場共振地耦合兩個亞穩(wěn)態(tài)，一個激光場共

4、振地耦合其中的一個亞穩(wěn)態(tài)和激發(fā)態(tài)。通過原子從激發(fā)態(tài)到另一個亞穩(wěn)態(tài)的直接躍遷，作為腔模的一對內邊帶被放大。該方案在綴飾原子壓縮變換模表象中進行分析。適當?shù)剡x擇微波場和激光場的強度比值，一對類EPR算符的方差和接近于零，這對應著原始的EPR糾纏。 最后我們提出一個制備N比特糾纏簇態(tài)的可供選擇方案。我們應用一個頻率可調的激光場照亮囚禁在線性泡利阱的所有熱離子。通過選擇激光場的調制系數(shù)，我們可得到離子內部態(tài)和外部態(tài)間的耦合和退耦合的可選