场与非线性介质原子相互作用模型的量子纠缠动力学特性-物理学报.pdf

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 11 (2013) 110301 场与非线性介质原子相互作用模型的 量子纠缠动力学特性* † 吕海艳 袁伟 侯喜文 ( 华中师范大学物理科学与技术学院, 武汉 430079 ) ( 2012 年12 月28 日收到; 2013 年2 月27 日收到修改稿) 在场和非线性介质原子相互作用模型下, 利用concurrence 和约化Neumann 熵两种纠缠量度, 研究推广的二项 式场态和原子基态的量子纠缠动力学. 结果表明concurrence 与约化Neumann 熵是正关联占优势; 在合适的条件下, 纠缠在较长时间内几乎是不变的. 这有利于量子信息过程. 关键词: 推广的二项式态, concurrence, 约化Neumann 熵 PACS: 03.65.Ud, 42.50.Dv DOI: 10.7498/aps.62.110301 2 模型 1 引言 我们考虑场与非线性介质原子相互作用的系 3 统为研究模型, 其哈米顿量 为(h 1) ¯ 由于量子纠缠在量子信息科学中起着非常重 要的作用, 人们提出了多种纠缠量度如约化Neu- † † †2 2 † † H ωa a ω b b γ b b g a b b b (1) 0 1 2 mann 熵, concurrence , 和负性等 . 约化Neumann 其中ω 和ω0 分别为场和原子的频率; a† 和a 是 熵是通过计算子系统的约化密度矩阵得到, 能很 场的产生和湮没算符; b† 和b 是原子的产生和湮 好的描述纯态的量子纠缠. 对两量子比特, concur- 1 没算符; γ 是非线性参数; g 是场与原子的耦合参 rence 能用解析的数学公式计算 , 负性是计算部 2 数. 当原子处在基态与场处在光子相加相干态的直 分转置密度矩阵的迹模 . 尽管它们的定义完全不 积为初始态, 将模型参数固定为ω ω0 1, γ 1, 同, 但它们能很好地描述纠缠态的特性, 特别是约 g 100, 文献 [3] 研究了约化Neumann 熵动力学. 化Neumann 熵被广泛地用来研究场与原子相互作 3 4−8 由于推广的二项式态能在实验中实现, 还能用于量 用系统 和其他模型 的量子纠缠动力学.