25、原子量子信息载体：通过路径擦除实现纠缠操作

原子量子信息载体：通过路径擦除实现纠缠操作

在量子信息领域，原子作为量子信息的载体具有独特的优势。通过对原子与光子相互作用的研究，我们发现了多种实现原子纠缠态的方法，这些方法在量子计算和量子通信中具有重要的应用价值。本文将详细介绍几种通过路径擦除实现原子纠缠操作的方法，包括弱驱动极限、双 heralding 奇偶门、broker - client 协议以及 repeat - until - success CX 门。

1. 弱驱动极限

弱驱动极限是实现两个原子纠缠的一种简单方法。具体操作步骤如下：
1. 原子初始化 ：将两个处于单独腔中的原子初始化为状态 |0⟩，并确保温度足够低，以忽略热激发。每个原子具有 Λ 构型，即两个低能级状态 |0⟩ 和 |1⟩，以及一个激发态 |e⟩。
2. 弱驱动激发 ：用与 |0⟩ ↔ |e⟩ 共振的激光弱驱动每个原子一段短时间，使得每个原子的状态可以表示为：
[|ψ⟩ i = \frac{|0⟩ + ϵ |e⟩}{\sqrt{1 + ϵ^2}}]
两个原子的联合状态为：
[|\Psi⟩ {12} = |ψ⟩_1 \otimes |ψ⟩_2 = \frac{|00⟩ + ϵ(|e0⟩ + |0e⟩) + ϵ^2 |ee⟩}{1 + ϵ^2}]
3. 光子检测 ：设置探测器 (D_i) 来检测从原子 (i) 发射到模式 (a_i) 的光子。当探测器点击时，使用跳跃算子 (J_i(·) = \sigma_i^-(·)\sigma_i^+) 描述系统的演化。
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