بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله طرحی برای تولید درهمتنیدگی دو اتم سه ترازی شکل که در دو کاواک جداگانه به دام ا نداخته شده اند می باشد . برای تولید این حالت از تداخل فوتونهای قطبیده استفاده می کنیم . در صورتی که با آشکار سازی فوتونهای گسیل شده هر دو اتم در حالتهای پایه متفاوتی یافت شوند و نتوان حدس زد که کدام اتم در کدام حالت پایه است یک حالت درهمتنیده از دو اتم ایجاد کرده ایم. با مقایسه با طرح های ارائه شده در قبل در زمینه تولید درهمتنیدگی اتم- اتم ناشی از تداخل ]ٌ[در اینجا نیازی به تحریک ضعیف اتمها نیست و اثر مخرب پس زنی اتمی بر درهمتنیدگی از بین می رود.
کلید واژه- درهمتنیدگی اتم- اتم، اتم سه ترازی نوع ، کاواک های QED
مقدمه
در همتنیدگی بوسیله ذرات جداگانه ای است که نه تنها جزء اصلی برای تست غیر موضعیت کوانتومی است بلکه یک منبع اصلی برای بدست آوردن کارهای ارتباط کوانتومی و محاسبات کوانتومی است ]ٍ.[ اخیرا سیستم های کوانتومی متنوعی به عنوان کاندیدهای ممکن برای تولیددرهمتنیدگی کوانتومی پیش بینی شده است، بین آنها سیستم های کاواک الکت رودینامیک کوانتومی - CQED - همیشه مورد توجه زیادی بوده است. این ناشی از این حقیقت است که اتم های سرد و جایگزیده نه تنها منبع درهمتنیدگی هستند بلکه برای ذخیره سازی اطلاعات کوانتومی در حالتهای داخلی بلند مدت مطالعه شده اند.فوتونها منبع طبیعی برای انتقال مطمئن و سریع اطلاعات کوانتومی روی فواصل طولانی هستند]َ.[ پروپوزالهایزیادی در CQED برای اتمهای در همتنیده کوپل شده با مد های یک کاواک ارئه شده است . بیشتر طرحها برای تولید حالتهای درهمتنیده اتمها مبنی بر اندرکنش مستقیم یا غیر مستقیم بین اتم هایی که با هم در همتنیده می شوند است ]ِوُ.[ در این مقاله طرحی برای تهیه درهمتنیدگی بین اتمهای جدا با استفاده از تداخل فوتونهای قطبیده پیش نهاد شده است]ّ.[
ساختار اتم ها و کاواک
مدل ما شامل دو اتم سه ترازی یکسان با ا تمهای ٌوٍ که در کاواک های A, B به تله انداخته شده اند مطابق شکل - ٌ - می باشد . هر اتم یک حالت تحریکی e و دو حالت پایه gR gLدارد.گذار gR gL e به شدت به مدهای دایروی راستگرد و چپگرد کاواک جفت می شود. فوتون های نشت شده از کاواک A, B در ابتدا به یک صفحه ربع موج - QWP - منتقل می شوند، سپس روی شکافنده پرتو پلاریزه - PBS - متمرکز می شوند و در نهایت بوسیله دو فوتودتکتور D1 , D2 آشکار می شوند. فرض می کنیم هر دو اتم در آغاز در حالت تحریکی eآماده شده اند، که می تواند برای مثال با تاباندن پالس لیزری قطبیده دایروی چپگرد روی هر اتم بدست آید .
هر اتم بر انگیخته دارای دوگذار ممکن gL e یا gRe، متناظر با گسیل فوتونی قطبیده دایروی چپگرد-راستگرد است . اگر هر دو فوتودتکتورD1 , D2 به طور همزمان کلیک کنند، بعد از زمان معینی دو فوتون با پلاریزاسیون های متفاوت آشکار می کنیم، بنابراین می توانیم مطمئن باشیم که دو اتم در حالت پایه متفاوت هستند . یکی در حالت gL و دیگری در حالت gR .در این صورت ما نمی توانیم با قطعیت مشخص کنیم که کدام اتم در کدام حالت پایه است، بنابراین به یک حالت برهمنهی از حاصلضرب می رسیم، یعنی یک حالت برهمنهی از دو اتم داریم و یک
حالت درهمتنیده ایجاد می شود.در غیر این صورت، اگر هیچ یک از فوتودتکتورها کلیک نکنند یا تنها یکی در طی زمان مورد نظر کلیک کنند، تولید حالت در همتنیده مورد نظر به شکست مواجه می شود و فرآیند دوباره باید تکرار شود تا هر دو فوتودتکتورD1 , D2 به طور همزمان کلیک کنند.
-3 معادلات ریاضی
به جهت دقیقتر نشان دادن طرحمان، اندرکنش بین اتم سه ترازی که ساختارشان در شکل - ٌ - نشان داده شده است و دو مد کاواک در یک کاواک ایده آل را بررسی کنیم. مدهای کاواک دارای پلاریزاسیون دایروی چپگرد و راستگرد هستند. هامیلتونی اندرکنش مطابق زیر است:
که L, R k به تر تیب مدهای کاواک قطبیده راس تگرد و چپگرد را نشان می دهد و ak , ak عملگرهای خلق و نابودی فوتونهای مد k ام و k ثابت جفت شدگی بین مدk ام و اتم است. فرض می کنیم k حقیقی باشد و برای عمومیت،جفت شدگی اتم و مد کاواک را متفاوت فرض می کنیم یعنی .اگر اتم در آغاز در حالت تحریکیش eباشد و مدهای کاواک در حالت های خلا 0L ,0Rکه باشد می توان تحول حا لت سیستم اتم - میدان بعد از زمان اندرکنش t بدست آورد.
در این طرح اثر پس زنی اتمی روی درهمتنیدگی می تواند حذف شود. وقتی اتمی فوتون هایی را جذب یا گسیل می کند همیشه همراه با یک مقدار پس زنی است که این پس زنی باعث می شود که رد پایی از اتمی که فوتون گسیل کرده به جا بماند و بنابراین درهمتنیدگی از بین می رود اما در طرح ارائه شده شرایط تحریک هر دو اتم یکسان بوده و با هم برانگیخته می شوند. پس اگر در هر فوتودتکتور به طور همزمان کلیک کنند اثر پس زنی روی درهمتنیدگی می تواند محو شود زیرا در طرحمان هر دو اتم فوتونهایی با انرژی یکسانی جذب و گسیل می کنند بنابراین رد پایی از هر دو اتم باقی می ماند و مشخص نمی شود که متعلق به کدام اتم است بنابراین در همتنیدگی حفظ می شود]ٌ.[
نتیجه گیری
به طور خلاصه، طرحی برای درهمتنیدگی ٍ اتم سه ترازی به شکل که در دو کاواک جداگانه به تله افتاده شده اند را از طریق تداخل فوتون های قطبیده بررسی کردیم . مزیت این طرح نسبت به طرح های قبلی ]ٌ[ این است که در این جا نیاز به شرایط تحریک ضعیف نداریم و هر دو اتم با هم بر انگیخته می شوند. مزیت دیگر نیز این است که اثر پس زنی اتمی روی درهمتنیدگی از بین می رود.
