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第 36卷第 12期 光 子 学 报 Vo1．36 No．12 2007年 12月 ACTA PHoT()NICA SINICA December 2007 多模腔场与耦合原子之间量子纠缠信息的传递规律* 王菊霞 。，安毓英 ，杨志勇 (1西安电子科技大学 技术物理学院，西安 710071) (2渭南师范学院 物理系 量子光学与光子学研究所，陕西 渭南 714000) 摘 要：提出了多个“耦合双原子一腔一多模光场”相互作用系统的集合模型，发现了该物理系统中量 子纠缠信息的传递规律．即：处于基态的原子以特定速度通过处于纠缠态的腔场时，原子能够将光 场的纠缠信息据为已有；反之，纠缠原子以特定速度通过真空场时，原子能把纠缠信息释放于腔中， 这样便实现了腔一原子之间纠缠信息的交换传递．利用原子能够捡起、释放量子纠缠信息的特点，进 一 步实现腔一腔之间异地量子纠缠信息的传递．在不同条件下，量子纠缠信息还可以保持． 关键词：腔量子电动力学；多模腔场；耦合原子；量子纠缠信息；传递 中图分类号：O431 文献标识码：A 文章编号：1004—4213(2007)12—2355—5 0 引言 目前，国际学术界所设想的量子信息网络是采 用原子(飞行的量子比特)传递量子信息，而光子(腔 场)作为静止的量子比特存储量子信息；反之，光子 作为飞行的量子比特，而原子作为静止的量子比特 进行量子信息处理，这两种模式都受到了极大的关 注l1 ]．特别是随着这一领域的快速发展，使得原 子、光子(腔场)以及原子与光场相互作用的地方一微 腔组成的相互作用系统及其量子动力学特性研究已 经成为当前国际量子信息领域研究的热点，对此理 论的研究是新世纪急需的理论先导和支撑． 近年来，国内外学者在这一领域做了大量卓有 成效的工作 。]．在法国，以 RAIMOND J M， 1 模型及其精确解 BRUNE M，HAROCHE S等人为代表的研究小组 在理论上提出了利用非局域微波场在两个腔之间进 行原子态的隐形传送方案 ]．在实验上利用飞行原 子携带的量子信息传递到一个高Q腔，经过时间延 迟后传递到另一个原子，这样实现了由真空态和单 光子态的叠加组成的量子存储器，并测量了该存储 叫 [ ]z ]．．．． ] 器的保持时间，完成了一步基本的量子信息处理操 作 ]．以CIRAC J I，z0LLER P，van ENK S J等人 为代表的跨国研究小组分别在美国、澳大利亚、德国 等国家也做出了出色的工作．他们提出了利用光子 共振相互作用构成的物理系统．在相互作用表象中， 在一个量子网络的节点(腔和原子)之间传递量子信 息的方案 ．我国许多学者也做了大量富有成效的 工作：刘堂坤等人利用纠缠原子态与腔场相互作用 过程实现纠缠交换和解纠缠效应l1 ，赖振讲、杨志 勇等人利用单模光场与二能级原子的单光子相互作 式中，H 一g ∑E(IlI口》 )d妄+d (n口毒~J^)]； 陕西省自然科学基金(2004A19，2001SL04)、陕西省科技 攻关项 目(2002K05一G9)和渭南师院重点科研基金 g 一g，(是一1，2，3，…，M)，其中，g ( )为原子一光 (O6YKFO12)资助 场(原子一原子)之间相互作用的耦合强度；N砖为任 Tel：029Email：wnwix@tom．com 收稿日期 ：2006—06—05 意正整数，表示第 个腔场中第J模光场参与相互 2356 光 子 学 报 36卷 作用的光子数， 未(