通过四原子Cluster实现两原子纠缠态的克隆

钟 锋



通过四原子Cluster实现两原子纠缠态的克隆

钟 锋

（湖南工学院 数理科学与能源工程学院，湖南 衡阳 421002）

提出一个通过Victor的帮助实现QED场中两原子纠缠态克隆的方案。本方案分两个步骤。第一步，通过利用一个四原子Cluster态实现隐形传输一个未知的两原子态；第二步，通过Victor的帮助，完美实现两原子纠缠态的克隆。本方案的最大的特点是Bell态容易识别且对腔肠的衰减不敏感。

量子克隆；QED 腔肠；概率隐形传态；Cluster 态；Bell态测量

1　引　言

近年来，量子纠缠的研究在量子信息学应用越来越广泛，比如量子隐形传态[1]、量子密码[2]、量子克隆[3]等等。最近，量子克隆吸引了越来越多研究者的注意。根据量子不可克隆定理，一个量子态不能完美的复制。然而，1996年，Buzek等人[4]第一次提出量子克隆机的方案，量子克隆机的研究越来越广泛。Duan 等人[3]又首次提出量子概率克隆机的方案，Pati 等人[5]提出辅助克隆机的方案等等。

目前，腔QED在量子信息学中得到广泛的应用，大量的原子隐形传态方案被提出[6]。自2001年Briegel等人[7]首次提出cluster态的概念以来，cluster态的研究吸引了广大研究者的注意力[8-9]。文章提出一个辅助克隆方案，方案中，通过利用一个四原子cluster 纠缠态的辅助实现一个两原子纠缠态的完美克隆。本方案分两个步骤。第一步，通过利用一个四原子Cluster态实现隐形传输一个未知的两原子态；第二步，通过Victor的帮助，完美实现两原子纠缠态的克隆。本方案的最大的特点是Bell态容易识别且对腔肠的衰减不敏感。

2　模型与计算

对于两原子模型。假设一个两能级原子在经典驱动，哈密顿量可表述为[10]

(3)

3　概率隐形传送两原子纠缠态

通过Bell态测量后，系统坍塌为

同理，可以得到

其他的Bell态同理可以识别。一旦Bob接到Alice的测量结果，他就可以根据公式(7)-(10)重建最初的原子态，即未知的原子态实现了隐形传态。

4 辅助克隆两原子态

5　结　论

[1]Bennett,C.H.,Brassard, G., Crepeau, C. Teleporting and Unknown Quantum state via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels[J]. Phys Rev. Lett,1993,(13): 1895-1899.

[2] Bennett, C.H.,Wiesner, S.J. Communication via one-and two-particle operators on Einstein-Podolsky-Rosen states[J].Phys. Rev. Lett.1992,(20):2881-2884.

[3]Duan, L.M., Guo, G.C. Probabilistic cloning and identification of linearly independent quantum states[J], Phys. Rev. Lett. 1998,(22):4999-5002.

[4]Buzek V., Hillery M.Quantum copying: Beyond the no-cloning theorem[J].Phys. Rev. A.1996,(3):1844-1887.

[5]Pati, A.K.Assisted cloning and orthogonal complementing of an unknown state[J].Phys. Rev. A.1999,(2):180-180 .

[6]Zhen, S.B., Guo,G. C.Teleportation atomic states within cavities thermal states[J].Phys. Rev. A.2001,(4):147-153.

[7]H. J. Briegel, R. Raussendorf, Persistent entanglement in arrays of interacting particles[J].Phys. Rev. Lett. 2001,(5): 910-914,

[8]Li Da Chuang, L,CaoLiang. Teleportation of two-particle entangled state via cluster state[J].Commun. Theor. Phys.2007.(3): 464–466.

[9]Nie, Y.Y., Li, Y.H., Liu, J.C., Sang, M.H. Quantum state sharing of an arbitrary two-atom state by using a six-atom cluster state in cavity QED[J]. Int. J. Theor. Phys. 2011,(8): 2526-2530.

[10]Zhen, S. B.Generation of entangled states for many multilevel atoms in a thermal cavity and ions in thermal motion[J].Phys Rev A, 2003, (3): 548-553.

[11]Zou, x. B., Mathis, W. Generating a four-photon polarization-entangled cluster state[J].Phys. Rev. A ,2005,(3): 309-315.

（责任编校：宫彦军）

2016－12－20

湖南工学院科研项目资助（项目编号HY15014），湖南省教育厅科研一般项目资助（项目编号14C0496)。

钟锋（1980－）男，湖南衡阳人，湖南工学院副教授，硕士，研究方向为量子光学。

O431

A

1673-2219（2017）10-0029-03