利用光力效应转移量子关联的研究

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在传统通信科学与量子力学结合而形成的量子通信领域,光子作为量子信息的载体扮演着重要的角色,但因其容易被环境影响而导致退相干而使得量子信息不容易被储存。基于此,越来越多的研究倾向于如何将光场所携带的信息传递到其它物质上,比如说人们曾试图利用光场来照射原子而使得原子在与光场的相互作用过程中携带上光场的量子信息。原子记忆效应就是有关这方面的成果。然而研究表明,原子并不能完全吸收光场中的量子信息。近些年人们发现利用光的辐射压力可能将光场的压缩或纠缠性质传递到宏观物质上。实验上,已经实现了利用一对纠缠输入光通过光力系统纠缠两个可视为宏观力学量子谐振子的可移动的腔镜。在这样的纠缠交换过程中,两个相关物体并不直接见面,它们之间由光力系统作为第三方来交换双方的性质,这样的传递方式能使得量子信息在长距离传输中不至于因噪声影响而消弱过快。将光子的量子信息传递到宏观物体上的传递模型将会在量子信息领域得到广泛的应用。目前存在“一对一”的传递模式,即将双模输入场分开后分别投影到两个谐振子上,在这个过程中,每一个光场只投影到对应的一个谐振子。然而,在现实中,这样的传递模式过于单一而不能满足需要。本文中我们展示了两种不同的传递模式,分别为“二对一”和“一对二”的传递模式,在“二对一”的传递模式中,输入场的噪声边频取一对双模压缩光,将其分开后从不同的方向通过光力系统投向同一个可移动腔镜(可将其视为量子谐振子),结果表明,双模输入光的压缩性质能完美的传递到谐振子上。在“一对二”的传递模式中,我们做了两个方面的工作。一是我们利用光力系统将一个单模压缩输入场的压缩比较完整的传递到两个力学谐振子上。二是我们探索纠缠两谐振子的其它方式。先取两束无关联的单模压缩光作为输入场的噪声边频通过分光镜复合后然后再被分离为两束光,并将其分别投影到两独立可移动腔镜(谐振子)上。在计算两腔镜的位移之和算符与动量之差算符的量子起伏时,分三种情况讨论,第一种情况是取两单模输入压缩场中的一光场为真空场,即将一单模场场的压缩性质传递到两空间独立的谐振子上,结果表明能达到部分传递。第二种情况是取输入场为两单模压缩场的,并取两单模压缩因子时刻相等,结果表明两振子间能达到EPR纠缠。第三种情况是取两单模压缩场中某一场的压缩性质为定值,结果表明两振子间的纠缠依然存在,但不能达到EPR纠缠。
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