توليد درهم‌تنيدگي پايدار در يك سامانه اپتومكانيكي تركيبي با محيط اتلافي: جفت‌شدگي‌هاي خطي و غيرخطي

Generation of stable entanglement in a hybrid optomechanical system with dissipative environment: Linear and quadratic couplings

در اين مقاله،  يك طرح نظري براي توليد درهم‌تنيدگي دوجزئي در يك سامانه اپتومكانيكي در حضور جفت‌شدگي‌هاي خطي و غيرخطي (مرتبه دوم) معرفي مي‌كنيم. براي دست‌يابي به هدف مقاله، ابتدا هاميلتوني برهم‌كنش در تصوير برهم‌كنش  را بدست مي‌آوريم و سپس با در نظر گرفتن شرايط تشديد و با لحاظ كردن تقريب موج چرخان، هاميلتوني موثر مستقل از زمان بدست مي‌آيد. در ادامه، ديناميك سامانه را از طريق حل معادله اصلي ليندبلاد كه شامل اتلاف‌هاي اتمي، اپتيكي و مكانيكي است، بررسي مي‌كنيم. در نهايت، درهم‌تنيدگي دوجزئي اتم-اتم با سنجه مَنفيّت، كه معيار شناخته شده‌اي از درهم‌تنيدگي است را مورد بحث قرار مي‌دهيم. شبيه‌سازي‌هاي عددي نشان مي‌دهند كه از طريق تنظيم پارامترهاي سامانه، مي‌توان به درجه قابل‌توجهي از درهم‌تنيدگي دست يافت. هم‌چنين، اتلاف‌هاي اپتيكي و مكانيكي نقش مهمي در پايداري درهم‌تنيدگي اتم-اتم ايفا مي‌كند.

In this paper, we introduce a theoretical scheme for the generation of bipartite entanglement in an optomechanical system in the presence of linear and nonlinear (quadratic) couplings. To achieve the goal of the paper, we first obtain the interaction Hamiltonian in the interaction picture, and then, by considering some resonance conditions and applying the rotating wave approximation, the effective Hamiltonian, which is independent of time, is derived. In the continuation, the system solution may be obtained via solving the Lindblad master equation, which includes atomic, optical and mechanical dissipation effects. Finally, bipartite atom-atom entanglement is discussed with the negativity, which is a well-known measure of entanglement. Numerical simulations show that, a significant degree of entanglement can be achieved via tuning the system parameters. Also, the optical and mechanical decay rates play an important role in the stability of the atom-atom entanglement.