تكرارگر كوانتومي در حضور اتلاف: توزيع حالت‌هاي درهم‌تنيده در فواصل زياد

Quantum repeater in the presence of dissipation: the distribution of entangled states over large distances

در اين مقاله به بررسي ايجاد درهم‌تنيدگي بين دو اتم دور از هم مي‌پردازيم. براي مقابله با تضعيف درهم‌تنيدگي، سامانه‌اي شامل هشت اتم (1، 2،...،8) را در نظر مي گيريم. هدف ما ايجاد درهم‌تنيدگي بين جفت اتمي (1، 8) است، در حالي كه اين دو اتم فاقد هر گونه برهم‌كنش هستند. فرض مي‌كنيم كه هر اتم با اتم مجاور خود در يك حالت بل اتمي قرار دارد، بدين ترتيب چهار جفت مجزاي كاملاً درهم‌تنيده داريم. با ايجاد برهم‌كنش بين جفت‌هاي اتمي غيردرهم‌تنيده مجاور (2، 3) و هم‌چنين (6، 7)، درهم‌تنيدگي بين اتم‌هاي (1، 4) و (5، 8) ايجاد مي‌شود. نهايتاً، با اعمال اندازه‌گيري يك حالت بل مناسب روي اتم‌هاي (4، 5)، دست يابي به تكرارگر كوانتومي حاصل مي‌شود. با ارزيابي سنجه تلاقي، حفظ درهم‌تنيدگي براي تمام حالت‌هاي مطرح شده مشاهده مي‌شود. حضور اتلاف بر حفظ درهم‌تنيدگي در مراحل مياني فرايند تأثير مثبت و سازنده‌اي دارد، اما بر نتيجه نهايي بي تأثير است.

In this paper we investigate the production of entanglement between two atoms which are far from each other. To contrast with entanglement attenuation, we consider a system including eight atoms (1,2,…,8). Our purpose is producing of entanglement between the atomic pair (1, 8), while these two atoms have no interaction. We assume that any atom with its adjacent atom is in atomic Bell state, so we have four separate pairs of maximally entangled states. By performing the interaction between adjacent non-entangled atomic pairs (2, 3) as well as (6, 7), the entanglement is produced between atoms (1, 4) and (5, 8). Finally, by applying an appropriate Bell state measurement on atoms (4, 5), the quantum repeater will be achieved. Via evaluating the concurrence, the preservation of entanglement is observed for all discussed cases. The presence of dissipation has positive and constructive effect on preservation of entanglement in the intermediate processes, but has no effect on the final result.