Cải thiện việc tạo ra sự ràng buộc trong các trạng thái nguyên tử bằng cách sử dụng trường đơn mô-đun trong mô hình Tavis–Cummings

Razieh Movahedi1, Davood Afshar1,2, Mojtaba Jafarpour1
1Department of Physics, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2Center for Research on Laser and Plasma, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran

Tóm tắt

Giả sử sự tương tác của hai nguyên tử hai cấp tách biệt với một trường đơn mô-đun trong mô hình Tavis–Cummings, chúng tôi nghiên cứu việc tạo ra sự ràng buộc trong trạng thái nguyên tử bằng cách sử dụng thước đo đồng nhất. Cụ thể, các trạng thái hợp nhất chẵn và lẻ được lựa chọn làm trạng thái ban đầu của trường và sự ràng buộc của trạng thái nguyên tử cuối cùng được tính toán và so sánh với trạng thái tương ứng khi trạng thái trường ban đầu là trạng thái hợp nhất thông thường. Đã quan sát rằng các trạng thái hợp nhất chẵn và lẻ tạo ra nhiều sự ràng buộc hơn trong trạng thái nguyên tử, từ đó các trạng thái Bell có thể được thu được bằng cách tối ưu hóa các tham số. Ngoài ra, chúng tôi cũng thấy có một mối liên hệ trực tiếp giữa tính không Gaussian của các trạng thái trường và sự ràng buộc của các trạng thái nguyên tử. Hơn nữa, một hỗn hợp của các trạng thái tách biệt và bị ràng buộc được tạo ra theo thời gian và phạm vi thay đổi sự ràng buộc giảm dần.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

J. Audretsch, Entangled Systems: New Directions in Quantum Physics (Wiley, Berlin, 2008) X.-L. Feng, Z.-M. Zhang, X.-D. Li, S.-Q. Gong, Z.-Z. Xu, Entangling distant atoms by interference of polarized photons. Phys. Rev. Lett. 90, 217902 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.90.217902 M. Konopka, V. Buzek, Entangling atoms in photonic crystals. Eur. Phys. J. D 10, 285 (2000). https://doi.org/10.1007/s100530050550 J. Haegeman, T.J. Osborne, H. Verschelde, F. Verstraete, Entanglement renormalization for quantum fields in real space. Phys. Rev. Lett. 110, 100402 (2013). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.100402 K.J. Ahn, Temporal dynamics of zero-delay second order correlation function and spectral entanglement of two photons emitted from ladder-type atomic three-level systems. Opt. Express. 28, 1790 (2020). https://doi.org/10.1364/OE.382498 C. Crocker, M. Lichtman, K. Sosnova, A. Carter, S. Scarano, C. Monroe, High purity single photons entangled with an atomic qubit. Opt. Express. 27, 28143 (2019). https://doi.org/10.1364/OE.27.028143 S.J. Phoenix, P. Knight, Establishment of an entangled atom-field state in the Jaynes-Cummings model. Phys. Rev. A 44, 6023 (1991). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.44.6023 T. van Leent, M. Bock, R. Garthoff, K. Redeker, W. Zhang, T. Bauer, W. Rosenfeld, C. Becher, H. Weinfurter, Long-distance distribution of atom-photon entanglement at telecom wavelength. Phys. Rev. Lett. 124, 010510 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.010510 J. Li, M.-T. Zhou, C.-W. Yang, P.-F. Sun, J.-L. Liu, X.-H. Bao, J.-W. Pan, Semideterministic entanglement between a single photon and an atomic ensemble. Phys. Rev. Lett. 123, 140504 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.140504 M. Blaha, A. Johnson, A. Rauschenbeutel, J. Volz, Beyond the Tavis–Cummings model: revisiting cavity QED with atomic ensembles. Phys. Rev. A 105, 013719 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.105.013719 K. Fischer, S. Sun, D. Lukin, Y. Kelaita, R. Trivedi, J. Vuckovic, Pulsed coherent drive in the Jaynes–Cummings model. Phys. Rev. A 98, 021802 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.98.021802 D. Ran, C.-S. Hu, Z.-B. Yang, Entanglement transfer from two-mode continuous variable SU (2) cat states to discrete qubits systems in Jaynes–Cummings Dimers. Sci. Rep. 6, 32089 (2016). https://doi.org/10.1038/srep32089 D. Afshar, A. Anbaraki, M. Jafarpour, Entanglement transfer from entangled non-linear coherent states of trapped ions to separable qubits. Opt. Commun. 402, 80 (2017). https://doi.org/10.1016/j.optcom.2017.05.054 A. Anbaraki, D. Afshar, M. Jafarpour, Entanglement transfer from entangled nonlinear coherent states to separable qubits. J. Opt. Soc. Am. B 34, 1366 (2017). https://doi.org/10.1364/JOSAB.34.001366 D. Afshar, A. Anbaraki, Nonclassical properties and entanglement of superposition of two-mode separable nonlinear coherent states. J. Opt. Soc. Am. B 33, 558 (2016). https://doi.org/10.1364/JOSAB.33.000558 E.T. Jaynes, F.W. Cummings, Comparison of quantum and semiclassical radiation theories with application to the beam maser. Proc. IEEE 51, 89 (1963). https://doi.org/10.1109/PROC.1963.1664 A. Anbaraki, D. Afshar, M. Jafarpour, Entangling two separable qubits using an entangled field state. Optik 201, 163539 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.163539 A. Dehghani, B. Mojaveri, R.J. Bahrbeig, F. Nosrati, R.L. Franco, Entanglement transfer in a noisy cavity network with parity-deformed fields. J. Opt. Soc. Am. B 36, 1858 (2019). https://doi.org/10.1364/JOSAB.36.001858 M. Bina, F. Casagrande, M. Genoni, A. Lulli, M. Paris, Dynamical description of state mapping and discontinuous entanglement transfer for tripartite systems. Eur. Lett. 90, 30010 (2010). https://doi.org/10.1209/0295-5075/90/30010 M. Bina, F. Casagrande, A. Lulli, Decoherence in the solvable dynamics of N strongly driven atoms coupled to a cavity mode. Opt. and Spectrosc. 108, 356 (2010). https://doi.org/10.1134/S0030400X10030070 A. Lulli, M. Bina, M.G. Genoni, Robustness of tripartite entanglement transfer from bosonic modes to localized qubits. Eur. Phys. J. Spec. Top. 203, 25 (2012). https://doi.org/10.1140/epjst/e2012-01533-3 J. Restrepo, B.A. Rodriguez, Dynamics of entanglement and quantum discord in the Tavis–Cimmings model. J. Phys. B: At. Mol. Opt. 49, 125502 (2016). https://doi.org/10.1088/0953-4075/49/12/125502 T.E. Tessier, I.H. Deutsch, A. Delgado, I. Fuentes-Guridi, Entanglement sharing in the two-atom Tavis–Cummings model. Phys. Rev. A 68, 062316 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.68.062316 M. Tavis, F.W. Cummings, Exact solution for an N-molecule-radiation-field Hamiltonian. Phys. Rev. 170, 379 (1968). https://doi.org/10.1103/PhysRev.170.379 M. Tavis, F.W. Cummings, Approximate solutions for an N-molecule-radiation-field Hamiltonian. Phys. Rev. 188, 692 (1969). https://doi.org/10.1103/PhysRev.188.692 P. Barmettler, D. Fioretto, V. Gritsev, Non-equilibrium dynamics of Gaudin models. EPL 104, 10004 (2013). https://doi.org/10.1209/0295-5075/104/10004 Z. Chen, Y. Qiu, G.-Q. Zhang, J.-Q. You, Dissipative quantum phase transition in a biased Tavis–Cummings model. Chin. Phys. B 29, 044201 (2020). https://doi.org/10.1088/1674-1056/ab7b55 C.E.A. Jarvis, D.A. Rodrigues, B.L. Gyorffy, T.P. Spiller, A.J. Short, J.F. Annett, Dynamics of entanglement and ‘attractor’states in the Tavis–Cummings model. New. J. Phys. 11, 103047 (2009). https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/10/103047 J.-L. Guo, H.-S. Song, Dynamics of pairwise entanglement between two Tavis–Cummings atoms. J. Phys. A: Math. Theor. 41, 085302 (2008). https://doi.org/10.1088/1751-8113/41/8/085302 M. Fasihi, B. Mojaveri, Entanglement protection in Jaynes–Cummings model. Quantum. Inf. Process. 18, 1 (2019). https://doi.org/10.1007/s11128-019-2195-8 E. Boukobza, D. Tannor, Entropy exchange and entanglement in the Jaynes–Cummings model. Phys. Rev. A 71, 063821 (2005). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.71.063821 B.W. Shore, P.L. Knight, The Jaynes–Cummings model. J. Mod. Opt. 40, 1195 (1993). https://doi.org/10.1080/09500349314551321 S. Ghoreishi, M. Sarbishaei, K. Javidan, Entanglement between two Tavis–Cummings systems with N= 2. Int. J. Theor. Math. Phys. 2, 187 (2012). https://doi.org/10.5923/j.ijtmp.20120206.03 M.O. Guslyannikova, E.K. Bashkirov, Atom–atom entanglement in a nonresonant two-photon Tavis–Cummings model. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 84, 281 (2020). https://doi.org/10.3103/S1062873820030107 J.M. Torres, J.Z. Bernad, G. Alber, Quantum teleportation and entanglement swapping of matter qubits with multiphoton signals. Phys. Rev. A. 90, 012304 (2014). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.90.012304 C. Gerry, P. Knight, P.L. Knight, Introductory Quantum Optics (Cambridge University Press, Cambridge, 2005) V. Dodonov, I. Malkin, V. Man’Ko, Even and odd coherent states and excitations of a singular oscillator. Physica. 72, 597 (1974). https://doi.org/10.1016/0031-8914(74)90215-8 L. Huang, Q. Guo, L.-Y. Jiang, G. Chen, X.-X. Xu, W. Yuan, M times photon subtraction-addition coherent superposition operated odd-Schrödinger-cat state: nonclassicality and decoherence. Int. J. Theor. Phys. 54, 2952 (2015). https://doi.org/10.1007/s10773-015-2534-1 S.A. Hill, W.K. Wootters, Entanglement of a pair of quantum bits. Phys. Rev. Lett. 78, 5022 (1997). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.5022 M.G. Genoni, M.G. Paris, K. Banaszek, Measure of the non-Gaussian character of a quantum state. Phys. Rev. A 76, 042327 (2007). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.76.042327 F. Casagrande, A. Lulli, M.G. Paris, Improving the entanglement transfer from continuous-variable systems to localized qubits using non-Gaussian states. Phys. Rev. A 75, 032336 (2007). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.75.032336 P. Chang, B. Shao, G.L. Long, Entanglement transfer from photon-subtracted and photon-added two-mode squeezed fields to a pair of qubits. Phys. Lett. A 372, 7124 (2008). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2008.10.073 R. Gilmore, Backer-Campbell-Hausdorff formulas. J. Math. Phys. 15, 2090 (1974). https://doi.org/10.1063/1.1666587