基于腔输入-输出过程的多比特纠缠态分析器

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量子纠缠态作为一种重要的信息载体和物理资源,已经被广泛的应用于量子信息处理的任务中.同样地,Bell态测量和Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态测量也被多次的提及并使用.这里的Bell态测量和GHZ态测量实际上指量子态测量中的正交投影测量.若要实现这些投影测量就需要纠缠态分析器对一组正交完备纠缠态进行区分和鉴别,因此,纠缠态分析器的构建是非常有必要的,尤其是非破坏性的纠缠态分析器更是实现基于测量的量子计算和量子通信的重要工具.同时,腔量子电动力学(QED)系统作为实现量子计算机的理想候选,在构建纠缠态分析器方面展现了巨大的优势:囚禁于高品质光学腔或微波共振腔中的原子作为信息存储比特,能保持较长的消相干时间.而适合于长距离传输的光子作为飞行比特能往返于各个腔之间,将不同的腔进行连接从而组成一个量子网络.通过对光子比特信息的检测,我们就可以非破坏地得到腔中原子的信息.因此,以腔QED系统为模型,构建多比特纠缠态分析器是非常有前途的.  本文我们基于腔的输入-输出关系提出了一个确定性的方案实现非破坏的多量子比特态分析器.在方案中,我们构建了一个宇称分析器和两个相位分析器,并且通过结合这两种分析器,我们非破坏地区分了所有的N比特GHZ态和多量子比特团簇态,实现了多比特纠缠态的测量.我们也计算了方案的保真度,它在中度耦合下有着较高的值.因此,我们的纠缠态分析器有着可观的实验可行性,它为实现基于大规模量子态测量的量子通讯和量子信息处理任务提供了广阔的前景.
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