基于多重EIT从主动的装置产生明亮的多体连续变量纠缠

Although the generation of the bright multipartite continuous variable (CV) entanglement in an active device has been discussed, it is mostly confined to the bipartite or tripartite entanglement. There a scheme on the generation of bright CV entanglement based on multiple EIT in an active device has been suggested. This may have some advantages for the EIT system in which long-time ground state coherence, large nonliner susceptibility and negligibile spontaneous emission have been displayed. At the same time the light modes are controlled above the threshold, so the laser oscillation and entangled light can be both obtained. Based on this, the scheme is realizable in the experimental operation. The content of the project includes the following two aspects: first, we discuss the feasibility of the collective mode entanglement, entangled entanglement in the traditional multiple EIT system; second, we consider the possibility of the generation of graph-state entanglment and complex quantum entanglement network in the phase-dependent EIT system.

利用主动的装置来获得明亮的多体连续变量纠缠已有探讨，但是多局限于两体或者三体连续变量纠缠。本项目建议一种基于多重EIT的主动装置来获得明亮的多体连续变量纠缠光源。由于EIT系统具有长时的基态相干，强的非线性极化率，以及可以忽略的自发辐射等优势，并且在该装置中光模被操纵在阈值以上，可以同时获得激光振荡和多模光的纠缠，所以在实验操作上也具有现实的意义。项目的研究内容主要有两个方面：第一，探讨在传统的多重EIT系统中产生集合模的纠缠、纠缠的纠缠等多体连续变量纠缠的可能性；第二，考虑在相位依赖的多重EIT系统中产生图态纠缠以及复杂的量子纠缠网络的可行性。

按照申请计划需要完成的内容要求，我们主要讨论了两个方面的内容：(1) 在一个四能级Tripod系统中产生明亮的双模纠缠光。三个相干场分别耦合高能态到三个较低的亚稳态，其中的两个跃迁产生两个腔场。在双光子共振的条件下，两个相干场耦合原子产生两个叠加态，其中的一个叠加态与系统退耦合。通过合适地调整腔场的失谐量，并引入组合模,发现只有和模与原子相互作用，因此两个原始的腔场之间产生了量子拍。另外，原子在强相干场的诱导下产生了Stark分裂，因此该四能级系统在原子的修饰态下简化成了一个标准的三能级EIT模型。在这个修饰态EIT系统中，激光跃迁、原子相干耦合、和自发衰减通道形成了一个连续的布居转移通道，激光电子有规律地循环，从而形成了深度的内在负反馈。基于量子拍和修饰态EIT，我们可以在此系统中产生双模纠缠态并伴随着激光振荡。(2) 讨论在一个五能级系统中产生明亮的三模纠缠的可能性。在四能级Tripod原子系统的基础上，通过加入一个相干场耦合外加的高能态与四能级Tripod系统的高能态，三个腔场分别近共振耦合较低的三个能态与Tripod 系统的高能态。通过调整耦合场的失谐量使得三种不同的拉曼双光子处于共振，此时Tripod系统将处于暗共振。再调整腔场与原子跃迁的失谐相等，则较低的三个态叠加形成两个暗态，即双EIT。通过对腔场做线性组合，发现只有一个集合模与原子相互作用，而其余的正交模都和原子退耦合。采用这种组合模和修饰态的方法，可以将此系统简化成一个简单的三能级结构并呈现一个标准的EIT构型。在第一项工作的基础上，我们可以采用同样的非线性理论的处理方法来计算集合模的强度以及三个腔模间的纠缠情况。