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1、延邊大學碩士學位論文利用四能級原子制備團簇態(tài)姓名：張英德申請學位級別：碩士專業(yè)：物理學光學指導教師：張壽20070425摘要本文提出一個利用四能級原子與光場色散相互作用制備團簇態(tài)的方案．在這個方案中，一個量子比特的兩個邏輯態(tài)由四能級原子的兩個基態(tài)Ig)和I礦)所表示，量子信息被存儲在基態(tài)19)和19’)上．與以往的利用原子的激發(fā)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)制備的團簇態(tài)相比較，利用本方案所制備的團簇態(tài)更加穩(wěn)定．此外，由于腔場處于大失諧狀態(tài)下，只有原子的基態(tài)與腔場發(fā)生作用，其激發(fā)態(tài)與腔場不發(fā)生作用，因而原子的自發(fā)輻射可以被忽略．關鍵詞
2、：團簇態(tài)；四能級原子；色散相互作用；基態(tài)；激發(fā)態(tài)AbstractAschemeforgeneratingcl璐terstatewithfour-levelatoIn8isproposed．The8chemeusesfour-Ievelatominteracti】19di8per8ivelywithafield．Twostatesofonequant啪bit缸edenotedbytwoground8tateslF)andI礦)，quantuminformationiswrittenontheground8tates
3、19)andl礦)．Comparingwithother8chemewho∞clll8terstatesaredenotedbymetastable8tatesorexcitedstates，ourclu8terstates缸emore8table．Inaddition，theatoIIlictransitio璐arelargelydetunedwiththec謝tymode8，theground8tatei8populatedonlyandexcitedstateisnotpopulatedsoatomicsp
4、ontaneo璐emis8ioni8neglectable．Keywords：clusterstate；four．1eVelatom；interactingdispersively；groundstate；e。(citedstateII3．1四能級原子結構圖插圖目錄2第一章引言量子糾纏在量子計算中起著重要的作用．近年來，量子糾纏態(tài)【1．5J已被廣泛研究，其應用也得到了飛速的發(fā)展，例如量子隱形傳態(tài)【““，量子秘密共享【1“Ⅷ，量子通信【18_23】，量子糾錯【241和量子密鑰分配1251等．在各種糾纏態(tài)中，二粒子糾
5、纏態(tài)(如BeH態(tài))和三粒子糾纏態(tài)(如Greenberger-Horne-zeilinger(GHz)態(tài)和w態(tài))在量子信息領域中的應用最廣泛．基于此，物理學家們已經(jīng)提出許多制備二粒子糾纏態(tài)和三粒子糾纏態(tài)的方案．最近，Briegel和Ra璐sendorf提出一種Ⅳ比特糾纏態(tài)，叫做團簇態(tài)例．團簇態(tài)有著比GHZ態(tài)和w態(tài)更加優(yōu)越，更加特殊的性質(zhì)，例如，當團簇態(tài)中的一個粒子求跡后比w態(tài)和GHz態(tài)具有更高的糾纏度，其狀態(tài)更加不容易被破壞，在量子計算機中，信息可以被寫入團簇態(tài)，并且可以通過單量子測量得到信息，因此團簇態(tài)被認為是在
6、量子計算機中執(zhí)行量子計算的基礎．因此，團簇態(tài)的制備得到了許多人的關注，并提出了許多不同的方案{27-35】．2004年，鄒旭波等人提出了在弱腔中利用四個分離的捕獲原子制備團簇態(tài)的方案(2日；2005年，鄒旭波又提出在旋轉微波腔f28】和線性光學系統(tǒng)129】中制備團簇態(tài)的方案；同年，Barrett等人提出利用相隔的質(zhì)量比特和單光子色散作用制備團簇態(tài)的方案【30J；楊文星等人提出了利用勢阱離子制備團簇態(tài)的方案【311；董平等人提出了基于腔量子電動力學技術和原子系綜制備團簇態(tài)的方案l“．1第一章引言本文提出一個利用四能
7、級原子與光場色散相互作用制備團簇態(tài)的方案．在這個方案中，一個量子比特的兩個邏輯態(tài)由四能級原子的兩個基態(tài)19)和19，)所表示，量子信息被存儲在基態(tài)lg)和I，)上．與以往的利用原子的激發(fā)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)制備的團簇態(tài)相比較，利用本方案所制備的團簇態(tài)更加穩(wěn)定．此外，由于腔場處于大失諧狀態(tài)，只有原子的基態(tài)與腔場發(fā)生作用，其激發(fā)態(tài)與腔場不發(fā)生作用，因而原子的自發(fā)輻射可以被忽略．本文的組織結構如下：第一章引言，簡要介紹了制備團簇態(tài)的研究現(xiàn)狀；第二章，簡單回顧了利用勢阱離子的方法制備團簇態(tài)的方案；第三章，詳細介紹了利用四能級原子制
8、備團簇態(tài)的方案，并且討論了實驗上的可行性；第四章，結論．2第二章團簇態(tài)制備方案回顧本章我們回顧一下由楊文星等人在2005年提出的制備團簇態(tài)的方案1311．在他們的方案中，利用勢阱離子制備多粒子糾纏態(tài)和進行量子信息處理，同時考慮了二能級離子與移動微波場的相互作用．在旋波近似下系統(tǒng)哈密頓可以寫為日=王，oto+蛐口_+BE+@，z)盯++HJc】，(2，1)其中。和∥是湮滅算
