26、量子纠缠门与连续变量量子通信技术解析

量子纠缠门与连续变量量子通信技术解析

1. 其他纠缠门技术

在量子计算中，除了利用置于不同腔中的原子所发射光子的测量来实现原子间的纠缠外，还有其他技术可用于纠缠两个原子。下面将介绍两种替代策略，即腔内纠缠操作和利用量子芝诺效应的门。

1.1 腔内纠缠操作

首先设想一个与腔模耦合的三能级原子，腔的衰减率为κ，暂不考虑该衰减。假设腔内任何时候最多只有一个光子，可用的福克态为|0⟩和|1⟩。这种假设是合理的，因为是一个有泄漏的腔，光子在占据腔模后会迅速逃逸。
若系统最初处于基态|0⟩和|1⟩的叠加态，系统的动力学由以下哈密顿量描述：
[H = \hbar\nu |e, 0⟩⟨e, 0| + g |1, 1⟩⟨e, 0| + \hbar\Omega \frac{1}{2} |1, 0⟩⟨e, 0| + H.c.]
其中，g 是腔 - 原子耦合强度，(\Omega) 是经典激光的耦合强度，(\nu) 是腔和激光相对于|1⟩ - |e⟩跃迁的失谐量。假设(\nu \gg \kappa, \Omega, g/\hbar)，这意味着|e, 0⟩能级不会被显著占据，可使用二阶简并微扰理论将其消除。
定义(\Omega_{eff} = \Omega g / (2\nu))，(\nu_1 = \Omega^2 / (4\nu))，(\nu_2 = g^2 / (\hbar^2\nu))，有效哈密顿量变为：
[H = \hbar\nu_1 |1, 0⟩⟨1, 0| + \hbar\nu_2 |1, 1⟩⟨1, 1| + \hbar\Omega_{eff} (|1, 0⟩⟨1, 1| + H.c.)]
在上述条件下运行，会在涉及原子相同低能级