光機(jī)械耦合系統(tǒng)中連續(xù)變量糾纏的產(chǎn)生.pdf

1、隨著量子光學(xué)和量子信息理論的發(fā)展，量子糾纏相關(guān)方面的理論和實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)成為量子信息和量子計(jì)算領(lǐng)域中一個(gè)非常流行的課題并且在相關(guān)研究方面受到廣泛關(guān)注。量子傳輸、量子計(jì)算以及量子態(tài)身份認(rèn)證等過程都是以量子糾纏為基礎(chǔ)的。糾纏分為分離變量糾纏和連續(xù)變量糾纏。大部分現(xiàn)代量子技術(shù)都依賴于連續(xù)變量糾纏，因?yàn)檫B續(xù)變量糾纏在量子通信中比特速率更快，有利于量子信息處理過程中進(jìn)行高效和精密地操作。目前，腔光機(jī)械系統(tǒng)中產(chǎn)生連續(xù)變量糾纏引起了人們廣泛的關(guān)注，這是

2、因?yàn)榍还鈾C(jī)械系統(tǒng)中的宏觀糾纏能證明介觀甚至是宏觀系統(tǒng)中存在糾纏。人們先后在法布里帕羅腔光機(jī)械系統(tǒng)、環(huán)形腔光機(jī)械系統(tǒng)以及薄膜腔光機(jī)械系統(tǒng)中研究了腔與振子、振子與振子以及腔與腔之間的兩體糾纏甚至多體糾纏。然而，由于周圍環(huán)境所引起的相消干等影響，在光機(jī)耦合系統(tǒng)中制備糾纏過程中難免會(huì)受到熱噪聲影響進(jìn)而使糾纏衰減。所以，如何提高在腔光機(jī)耦合系統(tǒng)中的連續(xù)變量糾纏十分重要。本文通過兩種方法來提高糾纏：分別是引入量子反饋和加入二能級(jí)原子來提高腔光機(jī)系統(tǒng)

3、中腔與振子之間的糾纏。研究結(jié)果表明，采用上述兩種方法，連續(xù)變量糾纏均能得到明顯提高。
　　本文共分為四個(gè)部分，第一部分介紹連續(xù)變量糾纏的發(fā)展背景及應(yīng)用。第二部分介紹了相關(guān)的理論基礎(chǔ)和研究工具。第三部分闡述了在法布里腔光機(jī)系統(tǒng)模型中通過引入量子反饋提高腔與振子之間的糾纏。分別討論了引入零差調(diào)節(jié)反饋后振子與腔在真空態(tài)和相干態(tài)的兩體連續(xù)變量糾纏，分析并解決了有反饋時(shí)腔與振子的主方程。利用Matlab進(jìn)行理論模擬發(fā)現(xiàn)，引入馬爾可夫量子反饋

4、能有效提高糾纏。第四部分在薄膜腔光機(jī)系統(tǒng)中利用加二能級(jí)原子證明振子與振子之間的糾纏能被提高，并且?guī)в卸芗?jí)原子的二次耦合系統(tǒng)能產(chǎn)生腔-動(dòng)鏡-原子之間的三體糾纏。光子的輻射壓使得腔與動(dòng)鏡相互耦合，而原子的加入增強(qiáng)了它們之間的耦合。通過利用朗之萬方程以及相應(yīng)的數(shù)值模擬，結(jié)果表明原子的引入使得振子與腔之間的糾纏值有所提高，并且系統(tǒng)在環(huán)境溫度達(dá)到30K時(shí)仍然能產(chǎn)生糾纏，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在共振情況下（△=ωm）糾纏達(dá)到最大值。我們利用三體糾纏的著名van