بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله طرحی برای دوربری مشروط تقریبی یک حالت اتمی با ضرایب نامعین با استفاده از الکترودینامیک کوانتومی کاواک ارائه میدهیم که در آن نیازی به استفاده از رهیافت اندازه گیری حالت بل نیست و بنابراین نیازی هم به اتم اضافه ندارد. این طرح شامل دو اتم سهترازی مشابه از نوع و یک کاواک دومدی است که هر مد آن با یک حالت تکفوتونی توصیف میشود.
هر اتم به ترتیب و یکی پس از دیگری با مدهای میدان برهمکنش میکند.ما از مدل جینز- کامینگزبرای توصیف برهمکنش استفاده میکنیم و حالتی از اتم شماره 1 با ضرایب نامعین را به اتم دوم منتقل میکنیم. بدین ترتیب حداقل میزان وفاداری حالت اتم دوم به حالتی که باید منتقل میشد در طرح ما حدود %70 به دست آمد که مقدار بسیار رضایتبخشی است.
مقدمه
درهمتنیدگی یکی از ویژگیهای جذاب مکانیک کوانتومی و در عین حال یکی از مفاهیم مهم در دانش اطلاعات کوانتومی است. این مفهوم در حوزههای مختلفی از جمله رمزنگاری کوانتومی [1] 1 و دوربری کوانتومی[2] 2 کاربرد دارد. دوربری کوانتومی - که اولین بار توسط بنت و همکارانش [2] مطرح شد - عبارت است از انتقال یک حالت کوانتومی با ضرایب نامعلوم از یک سامانه - فرستنده - به سامانه دیگری که با آن فاصله دارد - گیرنده - . این انتقال از طریق یک کانال کوانتومی و تنها با استفاده از عملگرهای موضعی و ارتباطات کلاسیکی انجام میگیرد.
در واقع اطلاعات، مسیری بین دو سامانه طی نمیکند، بلکه این انتقال با استفاده از درهمتنیدگی میسر میشود و بعد از انجام دوربری، حالت اولیه در فرستنده نابود شده است. دوربری کوانتومی به طور تجربی با استفاده از سامانههای اپتیکی [3] انجام شده است، اما مفهوم کاواک الکترودینامیک کوانتوم - CQED -
هم گزینه مناسب دیگری برای نمایش و ظهور مفاهیم اطلاعات کوانتومی است، چرا که روشهای QED میتوانند به شیوهای قابل کنترل، جفتشدگی بین اتمها و فوتونها را به نحو مطلوبی آمادهسازی و توصیف کنند.
مدل دوربری کوانتومی
طرحهای غیرشرطی زیادی برای دوربری حالت اتمی در کاواک الکترودینامیک کوانتومی پیشنهاد شدهاند [4]، اما هیچ یک از این طرحها به شکل عملی پیاده نشدهاند - همه این طرحها نیازمند اندازهگیری حالت بل هستند - . اما طرحهایی هم ارائه شدهاند که در آنها نیازی به اندازهگیری بل نیست 6]،.[5 مرجع [5] طرحی را برای دوربری شرطی و تقریبی یک حالت اتم دوترازی با ضرایب نامعین بدون نیاز به اندازهگیری حالت بل ارائه داده است. بر این اساس، در مقاله حاضر ما طرح جدیدی را برای دوربری یک حالت اتم سهترازی از نوع با ضرایب نامعین ارائه دادهایم.
سامانه اتم سهترازی مطابق شکل 1 شامل دو گذار مجاز | ⟩ ↔ | ⟩ و | ⟩ ↔ | ⟩ است که هر کدام با مد متفاوتی از میدان برهمکنش میکنند. طرح ما بر روش اندازهگیری بل متکی نیست، و بنابراین نیازی هم به اتم اضافه ندارد. تنها دو اتم داریم که با دو مد میدان کاواک برهمکنش میکنند. اتم شماره 1 دارای حالتی است که باید منتقل شود و اتم شماره 2 حالت منتقل شده را دریافت میکند. ابتدا اتم شماره 2 و بعد از آن اتم شماره 1 با میدان همان کاواک برهمکنش میکنند و تنها با اندازهگیری روی اتم شماره 1، حالت اتم شماره 2 به حالت اولیه اتم 1 تبدیل میشود.
