耗散量子中继器

通过实现量子中继器协议，本文旨在产生位于远处两个二能级原子间的纠缠。为使模型贴近实验实现，原子与场耗散源亦被纳入考量。我们考虑八个此类原子（1, 2, ..., 8）沿直线顺序排布，起点（终点）为原子 1（8）。假定初始时四个原子对 (i; i+1)，i = 1; 3; 5; 7 相互制备于最大纠缠态。显然，作为待纠缠的最远原子对 1 与 8 初始时从未纠缠。为达成目标，首先使原子对 (2; 3) 与 (6; 7) 发生相互作用，分别产生 (1; 4) 与 (5; 8) 间的纠缠。在上述相互作用中，我们将原子自发辐射率与腔场衰减率作为两个重要且不可避免的耗散源。随后，通过两种方法将纠缠传递至目标对 (1; 8)：i）贝尔态测量（BSM），ii）腔量子电动力学（QED）。通过评估作为两（远距离）量子比特 (1; 8) 间既定纠缠度量的并发度（concurrence），表明了协议的成功性。我们还观察到，若选取满足特定条件的腔与原子，耗散效应在本模型纠缠动力学中可被有效消除。此条件下，并发度与成功概率的时间演化呈规则周期。并且，在耗散存在下，通过减小失谐，并发度与成功概率可在大时间区间内达到最大值。