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基于光子晶体腔链量子态操纵的实现

【摘要】:光子晶体腔作为光通讯的核心器件,近年来成了人们研究的热点之一。本文主要利用绝热条件,基于原子与光子晶体腔耦合系统,提出了实现量子态传输、相位门以及三维纠缠态制备的方案,具体工作如下:1、研究了一维光子晶体腔链中任意两节点间实现量子态传输的问题,并拓展到二维光子晶体腔。在绝热条件下,利用原子和光子晶体腔链耦合模型的暗态,可实现一维光子晶体耦合腔链中两个腔之间量子态的传输。在量子态传输的过程中若原子与腔的耦合强度足够大,则腔的激发态的布居数可以忽略。并讨论了腔链的长度、初态的制备、腔的衰减、原子与腔的耦合强度等对量子态传输保真度的影响。方案有助于实现量子网络,为多量子比特操纵提供理论基础。2、提出了一维光子晶体腔链中量子可控相位门实现的方案。该方案可以在任意长距离的奇数腔内进行量子相位门操作,系统具有很高的保真度。两比特原子相位门的条件相移既不依赖本征能量的动力学相位,也不是由演化过程中的Berry相产生的,它来源于暗态本身的演变。3、研究了两个五能级原子和单模光子晶体腔场耦合时暗态的具体形式和三维纠缠态的制备。发现在暗态的条件下,原子总是处于基态,腔的激发态在一定的条件下可以被忽略,在这个基础上,本方案可以不考虑原子的自发辐射和光子晶体腔的耗散。

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