【摘 要】
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在全球化信息技术高速发展的今天,以量子物理为基础的量子信息技术正逐步走入公众的视野。量子信息技术的发展依赖于量子纠缠,利用双原子纠缠、原子系综纠缠等不同的纠缠,人
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在全球化信息技术高速发展的今天,以量子物理为基础的量子信息技术正逐步走入公众的视野。量子信息技术的发展依赖于量子纠缠,利用双原子纠缠、原子系综纠缠等不同的纠缠,人们可以实现信息的量子编码、加密、传输、处理,还可以提高信息传输的准确性、高精度的空间定位以及更加可靠的时钟同步。最近几年,人们逐渐发现了具有高激发态的里德堡原子在量子信息技术、量子模拟以及量子计量学中广阔的应用前景。尤其是在量子纠缠的制备上,里德堡原子具有普通原子无法比拟的优势。和普通的中性原子相比,由于里德堡原子的寿命长、电偶极矩强等特点,利用里德堡原子的长程相互作用,可以在更大的尺度上实现更大的多体系统的纠缠制备。本论文正是基于这样的背景,研究利用里德堡原子制备量子纠缠。在本论文中,我们研究对象是具有两个基态、一个中间态以及一个高激发里德堡态的四能级里德堡原子。在稀薄的冷原子体系中,我们利用受激拉曼绝热技术,通过有效的里德堡态激发实现量子纠缠的制备。由于里德堡能级之间强烈的相互作用,原子的激发会相互抑制。但是利用外加光场与原子跃迁之间的失谐,就可以补偿相互作用造成的偶极阻塞效应,从而实现高效的里德堡原子激发。在整个过程中,系统始终沿着暗态进行演化,中间激发态上不会出现原子的布居,我们最终得到的纠缠态只包含里德堡态和基态。另外,通过调节光与原子间的失谐我们得到了不同的纠缠态,因此利用外加光场就可以实现对最终纠缠态的形成的控制。本论文的研究及成果在量子信息技术中有着非常可观的应用前景,在一定程度上促进了量子信息领域的发展,拓宽了里德堡原子在量子纠缠方面的应用,为量子信息编码、量子密码技术以及量子逻辑运算等领域提供了很好的资源。
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