非线性原子-腔-光纤系统中的量子关联转移和量子态传输

贺启亮,丁敏,宋晓书,肖勇军,吕兵

(贵州师范大学物理与电子科学学院,贵阳 贵州 550001)

0 引言

量子网络的构建思想与经典电子通信网络是一致的,它是由许多量子节点组成进而进行量子信息任务处理的系统[1]。众所周知,一个高品质、高效率的量子网络系统可以为许多不同的量子信息任务提供强有力的支持,例如分布式量子计算[2]、量子密钥分配[3−5]、量子密码[6]、量子隐形传态[7]等。而实现量子网络系统的核心之一是在空间上有一定距离的不同量子比特之间执行可靠的量子关联和量子态传输[8−11],也就是通过量子信道将量子信息从空间中的一个节点传到另外一个节点,以执行和完成量子信息任务。

另一方面,由于腔QED系统具有成熟的可操控性,所以基于原子-腔-光纤的系统成为构建量子网络最具发展前景的候选载体之一[9,12]。在这个系统中,原子通常被用来存储量子信息,腔场光子作为飞行的量子位,光纤则被看作是量子通道。近年来,基于此系统的量子关联操作和量子信息任务处理受到了越来越多的关注[13−20]。例如,Serafini等[15]研究了由光纤耦合的遥远光腔中原子之间量子门有效实现的可能性,Ye等[16]在由光纤连接的光学腔中提出了一种产生三维纠缠的方案,Pellizzari[12]和Zhou等[17]分别提出了一种在由光纤耦合的远距离腔中实现量子态转移的方案。此外,还有一些研究从理论和实验上表明,在量子网络不同节点中原子之间的量子态转移和量子关联产生可以利用原子-腔-光纤系统来实现[19,20]。……