基于Rydberg阻滞机制实现控制Hadamard门
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该文讲述了基于原子系综系统来实现控制Hadamard门，为今后制备多量子比特纠缠态提供新的思考的方向。
rydberg阻滞机制；原子系综；控制Hadamard门；量子纠缠态
量子纠缠不仅是量子信息处理和量子计算的重要资源，也是量子力学对局域隐变量理论违背的验证，并且在量子密钥、量子密集编码和量子隐形传态中有着广泛的应用[1-5]。两比特纠缠态的研究已经趋于成熟，近年来，多比特纠缠态方案引起很多关注，如利用腔QED、原子系综等系统制备多比特纠缠态的理论方案被大量提出[6-10]。由于基于原子系综和其它线性光学器件的方案所独有的优势，被广泛重视，其优势主要体现在：首先，依靠原子系综的发难对于现实的噪声和不完美性具有内在的容错机能；其次，原子系综的激光操作不需要独立寻址，显然比单粒子的相干控制容易；最后，具有适合能级的原子系综由于干涉作用对于一定的光模具有加强作用，这对于大量的原子系统方案都是很重要的。本文在此基础上，利用原子系综系统基于Rydberg阻滞机制实现控制hadamard（C-H）门的过程。
下面是实现C-H门的过程，如图1-1所示。
图1-1C-H门的实现方案
一个与能级|和能级|共振耦合的脉冲作用到控制原子系综1上：如果该原子系综初始处于|,1态，则会产生一个|,1|,1的跃迁，因此控制原子系综1中将会有一个原子处于Rydberg态|上，根据Rydberg阻滞机制，目标原子系综2的Rydberg态将会有一定量的能移，所以该系综中的原子到Rydberg态的激发将被阻止；如果控制原子系综1初始处于|,0态上，则不会有原子被激发到Rydberg态|上，所以就不会引起目标原子系综2中的Rydberg态的能移，该系综中的原子到Rydberg态的激发将正常进行。
一个与能级|和能级|共振耦合的脉冲作用到目标原子系综2上，如果控制原子系综1的Rydberg态|上没有原子，目标原子系综2初始处于|,1态，那么在这脉冲的作用下目标原子系综2将会产生|,1|,1的跃迁。
一个与能级|和能级|a共振耦合的脉冲作用到目标原子系综2上，如果控制原子系综1的Rydber态|上没有原子，目标原子系综2处于|,1态，那么在这个脉冲的作用下目标原子系综2将会产生|,1(|a|)的反转，若目标原子系综2处于|a，则在这个脉冲的作用下产生|a(|a|)的反转。
一个与能级|和能级|共振耦合的脉冲作用到目标原子系综2上，来实现|,1|,1的反转。
一个与能级|和能级|共振耦合的脉冲，作用到控制原子系综1上，实现|,1|,1的反转。
经过上述五个脉冲的作用，两个原子系综的态依次经历下列变化：
|,1|,1|,1|,1
|,1|,0|,1|,0
|,0|,1(|,0|,0+|,0|,1)
|,0|,0(|,0|,0|,0|,1)
所以，我们就可以得到
|00|00
|01|01
|10(|11+|10)
|11(|11|10)
这样，我们就实现了C-H门的操作。
本文在原子系宗系统中基于Rydberg阻滞机制实现C-H门，另外还可以根据Rydberg阻滞机制在原子系综系统中实现其他控制门，如文献[7]中实现了控制非门。这些控制门的实现为量子纠缠态的制备提供了新的方法。
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