强耗散下的量子纠缠制备与动力学研究

"利用强耗散制备量子纠缠的研究 - 宋杰，邸靖晏 - 哈尔滨工业大学物理系" 在量子信息科学领域，量子纠缠是核心资源，它允许量子粒子之间存在一种超越经典物理的非局域关联。本文"利用强耗散制备量子纠缠的研究"由宋杰和邸靖晏发表，详细探讨了如何在开放的量子系统中，通过强耗散机制来制备和操控量子纠缠。 研究的核心在于两个耦合腔中的一个腔与两个二能级原子的相互作用。在这种情况下，当一个腔场的耗散（即衰减）非常强烈时，通过精细调整系统参数，可以实现两个原子和腔场的有效耦合。这种耦合使得即使在腔场的耗散率在较大范围内变化时，仍能保持原子激发态与单光子态之间的量子转换。这个过程的关键之处在于，即使在存在噪声的环境中，依然可以产生和维持原子间的纠缠状态，同时也能够实现原子与光子之间的纠缠。 文章使用主方程的方法，这是一种处理开放量子系统动力学的标准工具，对系统的纠缠动力学特性进行了深入分析。主方程能够描述量子系统与环境之间的相互作用，从而揭示在耗散环境下系统的演化规律。通过这种方式，研究者能够理解和预测在不同条件下的纠缠生成和保持行为。 量子光学，作为量子信息科学的一个分支，是研究这些现象的基础。耦合腔QED系统因其在量子计算、量子通信和量子模拟等方面的应用潜力而备受关注。强耗散在传统上被视为量子系统的破坏因素，但在这里，它被巧妙地利用为制备纠缠态的手段，这是对量子控制理论的一大创新。 早期的研究已经展示了腔QED系统在量子态制备和量子逻辑门实现中的潜力。例如，文献[1]提出了在腔QED系统中生成两原子最大纠缠态的方案，并为量子逻辑门和隐形传态提供了理论基础。然而，宋杰和邸靖晏的工作则更进一步，他们探索了在非理想条件下，特别是强耗散条件下，如何有效地利用量子系统来创建和操纵纠缠。 这项工作对于理解和利用开放量子系统的非平衡动力学具有重要意义，对于未来量子信息处理技术的发展，尤其是在嘈杂环境中实现稳定的量子纠缠，具有深远的影响。通过强耗散制备量子纠缠的新方法，可能为开发出更高效、更稳健的量子计算和通信平台提供新的策略。