环境噪音下纠缠光制备与优化的理论研究

The preparation of continuous-variable (CV) entanglement has received great attention, since CV quantum communication can achieve high bit rate and detection efficiency. However, the system inevitably interacts with the environment, which will cause the destruction of the entanglement and can't be stored. Thus, how to prepare the anti-interference, high stability and high degree of CV entanglement is an important subject in the field of quantum optics. This project is planning to research the generation and optimization of entangled light under noise environment based on the interaction between atom and field. It mainly contains three parts: (1) The preparation of steady entangled light based on the quantum reservoir engineering; (2) Entanglement of nanomechanical oscillators induced by atomic coherence; (3) The generation of multimode entangled light based on cavity QED. The research for this project will provide important theoretical basis for generation of CV entanglement under noise environment.

由于连续变量量子通讯可以达到很高的比特速率、极高的探测效率，所以连续变量纠缠态的制备受到了人们广泛的关注。然而，由于系统不可避免的与外界环境发生相互作用，使得所制备的纠缠态遭到破坏而不易存储。因此，如何制备出抗干扰、稳定性强、高纠缠度的连续变量纠缠源是量子光学的一个重要研究领域。本项目计划研究基于原子和场的相互作用，环境噪音下连续变量纠缠光的制备和优化。主要包含三个内容：（1）基于量子库的构建产生稳态纠缠光；（2）由原子诱导的机械振子之间的纠缠；（3）腔QED中多模纠缠光的制备。本项目的研究为环境噪音下实现连续变量纠缠提供了重要的理论依据。

量子纠缠是量子信息处理的重要资源，对量子信息技术的研究具有重要的意义。然而，由于系统不可避免的与外界环境发生相互作用，使得所制备的纠缠态遭到破坏而不易存储。因此，如何制备出抗干扰、稳定性强、高纠缠度的纠缠源是量子光学的一个重要研究领域。本项目围绕环境噪音下纠缠态的制备重点开展了以下工作：（1）基于原子和腔的相互作用，研究了三模连续变量纠缠态的制备。值得注意的是，在我们的方案中，随着腔场耗散率的增加，最大关联保持不变，即最大纠缠与腔场的耗散无关。（2）两个强场驱动的原子之间的经典关联和量子关联的突然转变。我们证明了在一段时间内量子失协不会因为腔场的耗散而被破坏，并且通过调整相应参数可以有效的增加量子失协保持不变的时间间隔。（3）通过量子弱测量，研究了非马尔可夫噪声环境下保护量子纠缠和相干性的方案。结果表明，为获得更好的保护效果，两个测量操作的强度应该满足线性关系但比值不为1。（4）我们研究了通过一个耗散的动力学过程，将处在腔中的四个原子所构成的W态转化成GHZ态，也就是说腔的耗散在这里被当做有用的因素利用起来。本项目的研究为环境噪音下纠缠态的制备与优化提供了重要的理论依据。.受本项目资助完成论文7篇，其中已经发表论文5篇，接收论文1篇，正在评审论文1篇。