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量子纠缠,是量子力学最迷人的特色之一,不仅是因为它作为一个重要的工具来区分量子力学和经典物理,而且在量子信息处理和量子计算中扮演着一个重要的角色,例如在量子隐形传态[1,2],量子密集编码[3,4]和一些量子秘密方面的方案[5-8]。基于它在量子信息处理中广泛的应用前景,越来越多的的物理学家在做制备最理想的纠缠态的尝试。量子Zeno效应是通过频繁的测量来阻碍初态的演化,在量子力学中是个很有趣的现象。它直到1988年Cook才实现在振荡的系统中对Zeno效应的实验,相当于一个实际不稳定过程(多数对于两能级或三能级)。这个有趣的想法致使Itano和collaborators[9]几年之后在实验上进行试点实验。研究[10]表明,量子Zeno演化不一定要使动力学凝固。在投影到多维空间情况下,系统停留在测量规定的“Zeno空间”[11]时,这个系统态能够演化远离系统的初态。另外,就连续测量而言,量子Zeno效应能够从新被定义,达到可以不利用投影测量和非单一动力学,获得同样的物理效应。从那之后,许多利用量子Zeno动力学实现量子态[12,13]和量子门[14]的方案被提出。
本文主要根据量子Zeno动力学和分离腔QED来制备量子纠缠态,取得的结果如下:
1.根据原子和腔之间的共振相互作用,提出了一个在分离腔中制备W态的方案,调整不同的初态,,我们可以制备非最大的和最大的纠缠态。此外,我们的方案可以很容易的制备N个原子的W态。与现有的方案比较,我们的方案可以忽略原子的自发辐射和腔的衰减造成的影响,从而可以很容易的在实验上实现。
2.根据量子Zeno动力学,我们提出了一个在分离腔中制备W的方案。腔与腔之间通过光纤连接,通过适当的调整比特和经典场之间超导量子干涉器件装置的耦合常数,W态的制备能够一步实现。这个方案对于腔的衰减有很好的抑制作用,因为所有比特都脱散与自由空间,从而使腔的衰减受限于量子Zeno动力学。
3.提出了一个四粒子在两个分离腔中产生W态的方案。基于量子Zeno动力学,这个纠缠态可以一步实现,考虑到现实中存在的各种各样的消相干作用我们做了数值上的模拟,其中考虑到了腔的衰减,原子的自发辐射和光纤的泄漏等。