玻色爱因斯坦凝聚态中量子非破坏性(QND)测量诱导纠缠的鲁棒性

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在现代量子信息理论的背景下,量子纠缠被视为执行许多不同方案(从隐形传态到量子计算)的资源。作为区分量子与经典物理的显著特征,多粒子系统纠缠态的产生和操纵对未来的量子技术具有重要意义。与此同时,玻色爱因斯坦凝聚由于其基本特性以及高相干性,而受到越来越多的关注。然而,在任何真实的实验中,系统总或多或少地受到环境的影响和作用,从而导致退相干。这给量子通信和量子计算带来了极大的挑战。因此,了解纠缠态的退相干性质,并设计克服退相干的方案,已成为量子信息领域的一个重要课题。本文着重研究玻色爱因斯坦凝聚态量子非破坏性测量(QND)诱导纠缠的鲁棒性。首先我们提出了一种物理模型,采用马赫曾德(Mach-Zehnder)干涉构型,通过光与原子的相互作用,最终通过光子测量得到双BEC纠缠态。本文采用精确推导得到具体的波函数,并对其概率分布进行了详细地探究。结果表明,Holstein-Primakoff近似态和非高斯态之间的分界线在τ~1/√尺度上。进一步通过对该纠缠态施加马尔可夫退相干作用,研究了此纠缠态在不同时间的鲁棒性。研究表明,当相互作用时间τ≤1/√时,该纠缠态相对鲁棒,而大于该时间,则比较脆弱。随后研究了双自旋纠缠态在光子损耗情况下的演化规律。研究表明,该纠缠态对于光子损耗表现得比较鲁棒,光子损耗的影响可以通过增加激光强度来补偿。最后,本文提出了一种双脉冲模型并研究了其性质。通过对原子自旋进行基转换并施加第二束脉冲,发现之前的自旋纠缠态的纠缠和压缩水平进一步提高,该纠缠态更加接近最大纠缠自旋EPR态。本文的研究工作对于量子信息,特别是量子计算具有很重要的启发作用。同时,可以给相关实验的展开和量子纠错提供重要借鉴。
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