分布式量子计算中的多粒子W态的暗态绝热演化产生

本项目研究处于空间不同位置处的由光纤联系的多个原子-腔体系中的多粒子W态的绝热演化产生。 研究内容是光纤联系的处于不同空间位置点的原子-腔体系间的纠缠情况，如多粒子W态的绝热演化制备，具体分为：1)研究由光纤联系的多个原子-腔体系中的多粒子W态的产生；2)研究非绝热效应如原子自发辐射、腔衰减、光纤损耗对多粒子W态产生的影响，如有必要也可考虑库对多粒子W态产生的影响。关键的科学问题是找出反映体系的纠缠程度的特征量的变化规律，从而得到体系的纠缠的演化特点。本项目的有点是获得的目标W态不受原子自发辐射、腔衰减和光纤模式衰减的影响，抗干扰能力强。 本项目的意义有两个：一、分布式量子计算过程中需要稳定的、抗干扰能力强的高纯度的纠缠光，因此本项目的研究具有十分重要的应用价值。二、本项目的研究能为腔QED系统中的纠缠光特性的研究提供理论依据。

本项目研究了由光纤联系的位于空间不同位置处的原子-腔相互作用体系中的量子纠缠态产生情况，重点研究了这样的分布式量子计算体系中的多粒子W态的暗态绝热演化产生。主要研究内容有2个方面：(1) 研究了分别处于两个或多个位于空间不同位置处的由光纤联系的量子腔中的多原子W态(N原子W态或2N原子W态)的暗态绝热演化产生方案。对于N原子W态方案，位于同一个腔中的N个原子和位于另一个腔中的单个原子起初没有直接的相互作用，但是这两个腔场由光纤相联系，并且腔-原子和腔-光纤都是单光子相互作用。采用暗态绝热演化方法来制备W 态。首先我们可以获得体系的暗态，通过调节相互作用常数间的相对关系可以得到N原子W态。类似地，对于2N原子W态方案，位于同一个腔中的N个原子，位于另一个腔中的N个原子，和位于第三个腔中的单个原子，起初没有直接的相互作用。首先我们可以计算体系的暗态，通过调节相互作用常数间的大小可以得到2N原子W态。(2) 研究了由超导相位比特联系的两个位于不同传输线腔中的NV色心系综的最大纠缠态(二体W态)的暗态绝热演化产生过程。这个可以看作是由光纤联系的原子-腔相互作用的推广。在这个体系中相位比特充当了光纤的作用，联系两个或者多个并没有直接相互作用的量子体系。考察这个体系的暗态，并在暗态空间下调节相互作用常数的相对关系可以得到两个NV色心系综的最大纠缠态。结果表明适当调节相互作用常数间的大小关系，可以获得两个NV色心系综的最大纠缠态(即二体W态)。我们的结果为分布式量子计算提供了有益的理论参考。