Skip to main content
Erschienen in: Quantum Information Processing 9/2014

01.09.2014

Entanglement rebirth of multi-trapped ions with trap phonon modes: entanglement sudden death with recovery

verfasst von: M. Abdel-Aty, M. Bouchene, A. R. McGurn

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 9/2014

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

We consider a multi-qubit system consisting of two trapped ions coupled in a laser field. The ions are identical three-level electronic systems which interact with one another through the phonon modes of their relative or center of mass motions, and the system is tuned so that two-phonon processes dominate the electronic transitions. The resulting evolution of the system is studied theoretically with a focus on the entanglement properties of the system. A method of quantifying the entanglement is discussed, and the time dependence of these quantifications is determined. The cases of the two ions coupled to the same phonon field and to two different isolated phonon fields are compared for Fock cavity modes. Instances of the entanglement sudden death recovery are identified in these various systems.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Jaeger, G.S.: Quantum Information: An Overview. Springer, New York (2006) Jaeger, G.S.: Quantum Information: An Overview. Springer, New York (2006)
3.
Zurück zum Zitat Ann, K., Jaeger, G.: Disentanglement and decoherence in two-spin and three-spin systems under dephasing. Phys. Rev. B 75, 115307–115319 (2007)CrossRefADS Ann, K., Jaeger, G.: Disentanglement and decoherence in two-spin and three-spin systems under dephasing. Phys. Rev. B 75, 115307–115319 (2007)CrossRefADS
4.
Zurück zum Zitat Almeida, M.P., de Melo, F., Hor-Meyll, M., Salles, A., Walborn, S.P., Ribeiro, P.H., Davidovic, L.: Environment-induced sudden death of entanglement. Science 316, 579–581 (2007)CrossRefADS Almeida, M.P., de Melo, F., Hor-Meyll, M., Salles, A., Walborn, S.P., Ribeiro, P.H., Davidovic, L.: Environment-induced sudden death of entanglement. Science 316, 579–581 (2007)CrossRefADS
5.
Zurück zum Zitat Eberly, J.H., Yu, T.: The end of an entanglement. Science 316, 555–557 (2007)CrossRef Eberly, J.H., Yu, T.: The end of an entanglement. Science 316, 555–557 (2007)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Yu, T., Eberly, J.H.: Finite-time disentanglement via spontaneous emission. Phys. Rev. Lett. 93, 140404–140408 (2004)CrossRefADS Yu, T., Eberly, J.H.: Finite-time disentanglement via spontaneous emission. Phys. Rev. Lett. 93, 140404–140408 (2004)CrossRefADS
7.
Zurück zum Zitat Gerry, C.C., Knight, P.L.: Introductory Quantum Optics, pp. 255–258. Cambridge University Press, Cambridge (2004)CrossRef Gerry, C.C., Knight, P.L.: Introductory Quantum Optics, pp. 255–258. Cambridge University Press, Cambridge (2004)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Leibfried, D., Blatt, R., Monroe, C., Wineland, D.: Quantum dynamics of single trapped ions. Rev. Mod. Phys. 75, 282–322 (2003)CrossRefADS Leibfried, D., Blatt, R., Monroe, C., Wineland, D.: Quantum dynamics of single trapped ions. Rev. Mod. Phys. 75, 282–322 (2003)CrossRefADS
9.
12.
Zurück zum Zitat Horodecki, M., Horodecki, P., Horodecki, R.: Separability of mixed states: necessary and sufficient conditions. Phys. Lett. A 223, 1–8 (1996)MathSciNetCrossRefADSMATH Horodecki, M., Horodecki, P., Horodecki, R.: Separability of mixed states: necessary and sufficient conditions. Phys. Lett. A 223, 1–8 (1996)MathSciNetCrossRefADSMATH
13.
Zurück zum Zitat Audenaert, K., Plenio, M.B., Eisert, J.: Entanglement cost under positive-partial-transpose-preserving operations. Phys. Rev. Lett. 90, 027901–027905 (2003)CrossRefADS Audenaert, K., Plenio, M.B., Eisert, J.: Entanglement cost under positive-partial-transpose-preserving operations. Phys. Rev. Lett. 90, 027901–027905 (2003)CrossRefADS
14.
Zurück zum Zitat Wootters, W.K.: Entanglement of formation of an arbitrary state of two qubits. Phys. Rev. Lett. 80, 2245–2248 (1998)CrossRefADS Wootters, W.K.: Entanglement of formation of an arbitrary state of two qubits. Phys. Rev. Lett. 80, 2245–2248 (1998)CrossRefADS
15.
Zurück zum Zitat Kim, M.S., Lee, J., Ahn, D., Knight, P.L.: Entanglement induced by a single-mode heat environment. Phys. Rev. A 65, 040101–040104(R) (2002) Kim, M.S., Lee, J., Ahn, D., Knight, P.L.: Entanglement induced by a single-mode heat environment. Phys. Rev. A 65, 040101–040104(R) (2002)
16.
Zurück zum Zitat Ikram, M., Li, F.-L., Zubairy, M.S.: Disentanglement in a two-qubit system subjected to dissipation environments. Phys. Rev. A 75, 062336–062344 (2007)CrossRefADS Ikram, M., Li, F.-L., Zubairy, M.S.: Disentanglement in a two-qubit system subjected to dissipation environments. Phys. Rev. A 75, 062336–062344 (2007)CrossRefADS
17.
Zurück zum Zitat Al-Qasimi, A., James, D.F.V.: Sudden death of entanglement at finite temperature. Phys. Rev. A 77, 012117–012120 (2008)CrossRefADS Al-Qasimi, A., James, D.F.V.: Sudden death of entanglement at finite temperature. Phys. Rev. A 77, 012117–012120 (2008)CrossRefADS
18.
Zurück zum Zitat Cui, W., Xi, Z., Pan, Y.: The entanglement dynamics of the bipartite quantum system: toward entanglement sudden death. J. Phys. A Math. Theor. 42, 025303–025317 (2009)MathSciNetCrossRefADS Cui, W., Xi, Z., Pan, Y.: The entanglement dynamics of the bipartite quantum system: toward entanglement sudden death. J. Phys. A Math. Theor. 42, 025303–025317 (2009)MathSciNetCrossRefADS
19.
Zurück zum Zitat Ficek, Z., Tanas, R.: Dark periods and revivals of entanglement in a two-qubit system. Phys. Rev. A 74, 024304–024307 (2006)CrossRefADS Ficek, Z., Tanas, R.: Dark periods and revivals of entanglement in a two-qubit system. Phys. Rev. A 74, 024304–024307 (2006)CrossRefADS
20.
Zurück zum Zitat Len, J., Sabn, C.: Photon exchange and correlation transfer in atom–atom entanglement dynamics. Phys. Rev. A 79, 012301–012306 (2009)CrossRefADS Len, J., Sabn, C.: Photon exchange and correlation transfer in atom–atom entanglement dynamics. Phys. Rev. A 79, 012301–012306 (2009)CrossRefADS
21.
Zurück zum Zitat Rungta, P., Buzek, V., Caves, C.M., Hillery, M., Milburn, G.J.: Universal state inversion and concurrence in arbitrary dimensions. Phys. Rev. A 64, 042315–042327 (2001)MathSciNetCrossRefADS Rungta, P., Buzek, V., Caves, C.M., Hillery, M., Milburn, G.J.: Universal state inversion and concurrence in arbitrary dimensions. Phys. Rev. A 64, 042315–042327 (2001)MathSciNetCrossRefADS
22.
23.
Zurück zum Zitat Abdel-Aty, M., Yu, T.: Entanglement sudden birth of two trapped ions interacting with a time-dependent laser field. J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys. 41, 235503–235509 (2008) Abdel-Aty, M., Yu, T.: Entanglement sudden birth of two trapped ions interacting with a time-dependent laser field. J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys. 41, 235503–235509 (2008)
24.
Zurück zum Zitat Coffman, V., Kundu, J., Wootters, W.K.: Distributed entanglement. Phys. Rev. A 61, 052306–052311 (2000)CrossRefADS Coffman, V., Kundu, J., Wootters, W.K.: Distributed entanglement. Phys. Rev. A 61, 052306–052311 (2000)CrossRefADS
25.
Zurück zum Zitat Sainz, I., Björk, G.: Entanglement invariant for the double Jaynes–Cummings model. Phys. Rev. A 76, 042313–042323 (2007)CrossRefADS Sainz, I., Björk, G.: Entanglement invariant for the double Jaynes–Cummings model. Phys. Rev. A 76, 042313–042323 (2007)CrossRefADS
26.
Zurück zum Zitat Santos, M.F., Milman, P., Davidovich, L., Zagury, N.: Direct measurement of finite-time disentanglement induced by a reservoir. Phys. Rev. A 73, 040305–040308(R) (2006)CrossRefADS Santos, M.F., Milman, P., Davidovich, L., Zagury, N.: Direct measurement of finite-time disentanglement induced by a reservoir. Phys. Rev. A 73, 040305–040308(R) (2006)CrossRefADS
27.
Zurück zum Zitat Leibfried, D., Blatt, R., Monroe, C., Wineland, D.: Quantum dynamics of single trapped ions. Rev. Mod. Phys. 75, 281–324 (2003)CrossRefADS Leibfried, D., Blatt, R., Monroe, C., Wineland, D.: Quantum dynamics of single trapped ions. Rev. Mod. Phys. 75, 281–324 (2003)CrossRefADS
28.
Zurück zum Zitat Scully, M.O., Zubairy, M.S.: Quantum Optics. Cambridge University Press, Cambridge (1997)CrossRef Scully, M.O., Zubairy, M.S.: Quantum Optics. Cambridge University Press, Cambridge (1997)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Abdel-Aty, M., McGurn, A.R.: Entanglement of three-level trapped ions with phonon trap modes. Phys. Lett. A 373, 2420–2427 (2009)CrossRefADSMATH Abdel-Aty, M., McGurn, A.R.: Entanglement of three-level trapped ions with phonon trap modes. Phys. Lett. A 373, 2420–2427 (2009)CrossRefADSMATH
30.
Zurück zum Zitat Alsing, P., Zubairy, M.S.: Collapse and revivals in a two-photon absorption. J. Opt. Soc. Am. B 4, 177–187 (1987)CrossRefADS Alsing, P., Zubairy, M.S.: Collapse and revivals in a two-photon absorption. J. Opt. Soc. Am. B 4, 177–187 (1987)CrossRefADS
31.
Zurück zum Zitat Li, G.-X., Peng, J.: Influences of ac Stark shifts on coherent population trapping in the atom-field coupling system via Raman two-photon processes. Phys. Rev. A 52, 465–471 (1995)CrossRefADS Li, G.-X., Peng, J.: Influences of ac Stark shifts on coherent population trapping in the atom-field coupling system via Raman two-photon processes. Phys. Rev. A 52, 465–471 (1995)CrossRefADS
32.
Zurück zum Zitat Puri, R.R., Bullough, R.K.: Quantum electrodynamics of an atom making two-photon transitions in an ideal cavity. J. Opt. Soc. Am. B 5, 2021–2032 (1988) Puri, R.R., Bullough, R.K.: Quantum electrodynamics of an atom making two-photon transitions in an ideal cavity. J. Opt. Soc. Am. B 5, 2021–2032 (1988)
33.
Zurück zum Zitat Ghosh, B., Majumdar, A.S., Nayak, N.: Control entanglement by the dynamic Stack effect. J. Phys. B 41, 065503–065510 (2008)CrossRef Ghosh, B., Majumdar, A.S., Nayak, N.: Control entanglement by the dynamic Stack effect. J. Phys. B 41, 065503–065510 (2008)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat Hill, S., Wootters, W.K.: Entanglement of a pair of quantum bits. Phys. Rev. Lett. 78, 5022–5025 (1997)CrossRefADS Hill, S., Wootters, W.K.: Entanglement of a pair of quantum bits. Phys. Rev. Lett. 78, 5022–5025 (1997)CrossRefADS
35.
Zurück zum Zitat Coman, V., Kundu, J., Wootters, W.K.: Distributed entanglement. Phys. Rev. A 61, 05310–052306 (2000) Coman, V., Kundu, J., Wootters, W.K.: Distributed entanglement. Phys. Rev. A 61, 05310–052306 (2000)
36.
Zurück zum Zitat Tessier, T.E., Deutsch, I.H., Delgado, A.P.: Entanglement sharing in the Tavis–Cummings model. Proc. SPIE 5105, 282–290 (2003)CrossRefADS Tessier, T.E., Deutsch, I.H., Delgado, A.P.: Entanglement sharing in the Tavis–Cummings model. Proc. SPIE 5105, 282–290 (2003)CrossRefADS
37.
Zurück zum Zitat Leibfried, D., Meekhof, D.M., King, B.E., Monroe, C., Itano, W.M., Wineland, D.J.: Experimental determination of the motional quantum state of a trapped atom. Phys. Rev. Lett. 77, 4281–4285 (1996)CrossRefADS Leibfried, D., Meekhof, D.M., King, B.E., Monroe, C., Itano, W.M., Wineland, D.J.: Experimental determination of the motional quantum state of a trapped atom. Phys. Rev. Lett. 77, 4281–4285 (1996)CrossRefADS
38.
Zurück zum Zitat Turchette, Q.A., et al.: Heating of trapped ions from the quantum ground state. Phys. Rev. A 61, 063418–063425 (2000)CrossRefADS Turchette, Q.A., et al.: Heating of trapped ions from the quantum ground state. Phys. Rev. A 61, 063418–063425 (2000)CrossRefADS
39.
Zurück zum Zitat Meekhof, D.M., Monroe, C., King, B.E., Itano, W.M., Wineland, D.J.: Generation of nonclassical motional states of a trapped atom. Phys. Rev. Lett. 76, 1796–1799 (1996)CrossRefADS Meekhof, D.M., Monroe, C., King, B.E., Itano, W.M., Wineland, D.J.: Generation of nonclassical motional states of a trapped atom. Phys. Rev. Lett. 76, 1796–1799 (1996)CrossRefADS
Metadaten
Titel
Entanglement rebirth of multi-trapped ions with trap phonon modes: entanglement sudden death with recovery
verfasst von
M. Abdel-Aty
M. Bouchene
A. R. McGurn
Publikationsdatum
01.09.2014
Verlag
Springer US
Erschienen in
Quantum Information Processing / Ausgabe 9/2014
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI
https://doi.org/10.1007/s11128-014-0787-x

Weitere Artikel der Ausgabe 9/2014

Quantum Information Processing 9/2014 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt