基于原子系综集体激发的量子存贮.pdfVIP

第 21卷 第 2期 原 子 核 物 理 评 论 V01．21．No．2 2004年 6月 NuclearPhysicsReview June，2004 文章编号：1007--4627(2004)02--0152--05 基于原子系综集体激发的量子存贮 孙 昌璞 ，李 勇 ，刘旭峰 (1中国科学院理论物理研究所，北京 100080； 2北京大学数学系，北京 100083) 摘 要 ：近几年来，人们从理论和实验两个方面探讨 了利用 自由原子系综作为量子记忆体 的可能 性．基于固定于格点上 A型 “原子”系综的准 自旋波激发 的研 究，提 出了实现光子信息量子存贮的 新方案．这个方案的 目标是为 了克服 自由原子系综量子存贮方案 中存在 的量子态漏损诱导退相干 的致命问题．研究过程 中发现 了系综型量子记忆体 中隐藏动力学的对称性和其绝热暗态演化 的选 择定则．为了确切地表述这个工作 的意义，还扼要地介绍这个方案建立的前期关于原子系综对称集 体激发的系列工作． 关 键 词：量子信息；量子存贮 ；动力学对称性 中图分类号：O413．1；0562 文献标识码 ：A 1 引言 量子信息(包含量子计算 、量子通讯和量子密 码)[1]是近年来迅速发展起来的、量子力学与信息 科学交叉的前沿领域．其主要 目标是充分利用量子 态的相干特性 ，以崭新 的方式进行信息的存贮 、处 理和传递 ，从而完成传统经典方式不能完成 的任 务，如在现代加密方案中起决定作用的大数因子 化．目前 ，虽然人们已经发现了各种量子信息的方 案，但从实用的意义上讲 ，这些研究基本上还处在 理论构想和实验演示的阶段，离实际应用还有相当 遥远的距离． 图 l物理系统作为量子比特需满足的3个基本要求 阻碍量子信息实用化的主要原因是 目前还没有 当然，除了上述基本要求之外 ，在量子信息网 找到足够理想的二能级系统作为量子信息的载体 络中，不同的功能 “部件”将对量子 比特的其他属性 — — 量子 比特 (Quantum Bit)．事实上，一个物理 有所要求，如传递量子信息要求光子之类 的 “飞行 系统要成为量子 比特，有 3点基本要求 ：(1)能够 量子 比特”，而存贮信息则要求量子 比特具有空间 很方便地控制有关的相互作用 ，以实现量子相干的 上的局域特征．通常 ，原子和一些 固体系统可 以满 逻辑操作 ；(2)在逻辑 门操作过程 中很好地保持其 足局域性这一附加要求，但还要 同时满足上述 3个 相干性，即退相干时间要足够 的长 ；(3)能够规模 化，把单个的量子比特集成起来 ，形成所谓 的量子 基本要求就比较困难 了．可操纵性的要求意味着量 网络．目前量子信息研究的主要任务就是去寻求满 子 比特与外场必须有较强的耦合，单原子与微腔耦 足上述 3个要求的物理系统 (如图 1所示)． 合强度通常不能满足这种要求 ，为此人们设想可用 收稿 日期 ：2004 — 02 — 09 * 基金项 目； 国家 自然科学基金资助项 目；中国科学 院知识创新工程基金资助项 目；国家基础研 究计划 资助项 目 (001GB309310) 作者简介 孙 昌璞 (1962一)，男(汉族)，辽宁新金人，研究员 ，从事量子物理与量子信息方面的研究． 第 z期