نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
گروه فیزیک، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
چکیده
در این پژوهش، از درهم‌تنیدگی اتم-کاواک در مدل جینز-کامینگ بسته، با فرض وادنیدگی بزرگ بین اتم و کاواک، استفاده شده و فرایند انتقال حالت از اتم به تابش کاواک شبیه سازی شده است. اتم اولیه که در برهم‌نهی نصف-نصف از دو حالت پایه و برانگیخته آماده شده است، در معرض تابش اولیه که یک حالت همدوس و دور از تشدید با اتم است، قرار می‌گیرد. میزان در آمیختگی هر کدام از زیرسیستم‌ها، آنتروپی خطی، درهم‌تنیدگی، آنتروپی ون نیومن و تجزیۀ اشمیت سیستم مرکب، به صورت تابع تحلیلی از زمان برای اولین بار محاسبه شده‌اند. با فرض اختلاف بسامد زیاد بین اتم و تابش، شبیه‌سازی نشان می‌دهد هیچ انتقال انرژی بین اتم و تابش به دلیل وادنیدگی بزرگ، صورت نمی‌گیرد اگرچه اتم و تابش درهم‌تنیده می‌شوند همچنین نشان داده شده است که یک اندازه‌گیری خاص روی اتم از این سیستم مرکب درهم‌تنیده، می‌تواند سیستم مرکب را به حالت ضربی (غیر درهم‌تنیده) از دو زیر سیستم برافکنش کند به نحوی که حالت تابش، به یک برهم‌نهی از حالت همدوس موسوم به حالت گربه‌ای، تغییر یابد. به طور خاص، شرایط لازم جهت انتقال تابش به دو حالت گربه‌ای زوج و گربه‌ای فرد، مورد بررسی قرار گرفته است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Simulation of state transfer from atom to cavity radiation in atom-photon interaction in large detuning
نویسندگان [English]
- Mahmoud Sadeghi
- Maryam Nosrati
Department of Physics, University of Hormozgan, Bandar-e-Abbas, Iran
چکیده [English]
In this research, atom-cavity entanglement in closed Jaynes – Cumming model has been used with the assumption of large detuning between atom and cavity, to simulate the state transfer from atom to cavity radiation. A two-level atom which is prepared in a half-half superposition between the ground and excited states, has been exposed to initially coherent radiation field which is far from resonance with the atom. Mixture of each subsystem, linear entropy, entanglement, Von Neumann entropy and Schmidt decomposition of composite system as a function of time, has been determined analytically, for the first time. Assuming large frequency differences between atom and radiation, the simulation is shown no energy is transferred between atom and radiation due to large detuning, even though atom-radiation entanglement took place. Also, it has been shown that a particular measurement on the atom in this composite entangled system, can project the composite system into a separable (non-entangled) state so that the radiation state is changed into a superposition of the coherent state which is called the cat state. The conditions required to transfer radiation into odd and even cat states have been particularly investigated.
کلیدواژه‌ها [English]
- state transfer
- quantum state engineering
- cat states
- simulation
- M Dakna, L Knöll, and D G Welsch, Phys. J. D 3 (1998) 295.
- S Deleglise, et al., Nature 455 (2008) 510.
- K Vogel, V Akulin, and W P Schleich, Rev. Lett. 71 (1993) 1816.
- V V Dodonov, Opt., B Quantum Semiclass. Opt. 4 (2002) R1.
- S Y Lee and H Nha, Rev. A 82 (2010) 053812.
- D F Walls, Nature 324 (1986) 210.
- L-A Wu, M Xiao, and H Kimble, Opt. Soc. Am. A 4 (1987) 1465.
- V Dodonov, I Malkin, and V Man'Ko, Physica 72 (1974) 597.
- H Jeong, Rev .A 72 (2005) 034305.
- T C Ralph, et al., Phys. Rev. A 68 (2003) 042319.
- B Vlastakis, et al., J. Sci. 342 (2013) 607.
- C Gerry and P Knight, J. Phys. 65 (1997) 964.
- B Hacker, et al., Nat. Photonics 13 (2019) 110.
- K Hammerer, et al., “Cavity Optomechanics “ Springer (2014).
- A Ourjoumtsev, et al., Nature 448 (2007) 784.
- W Schleich, M Pernigo, and F Le Kien, Rev. A 44 (1991) 2172.
- J R Johansson, P D Nation, and F Nori, Phys. Commun. 183 (2012) 1760.
- C M Savage, S L Braunstein, and D F Walls, Lett. 15 (1990) 628.
- D Schuster, et al., Nature 445 (2007) 515.
- C Gerry and P L Knight, “Introductory quantum optics “, Cambridge university press (2005 .(
- E S Fry and T Walther, “Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics” Elsevier (2000)
- L Vermeyden, MS thesis, University of Waterloo (2014).
- W Tittel and G Weihs, arXiv preprint quant-ph/0107156 (2001)
- M A Nielsen and I Chuang, “Quantum computation and quantum information” American Association of Physics Teachers (2002.(
- A Pathak, “Elements of quantum computation and quantum communication” CRC Press, Boca Raton (2013).
- M Horodecki, Quantum Inf. Comput. 1 (2001) 3.
- R Horodecki, et all., Rev. Mod. Phys. 81 (2009) 865.
- W P Schleich, “Quantum optics in phase space “ John Wiley & Sons (2011(.
)