Quantum bits and superposition of displaced Fock states of the cavity field

L.M. Arévalo Aguilar¹ and H. Moya-Cessa²

¹ Centro de Investigaciones en Óptica, A.C., Prolongación de Constitución No. 607 Apdo. Post. 507, Aguascalientes, Ags., México.

² Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, Apdo. Post. 51 y 216, 72000 Puebla, Pue., México.

Abstract

We study the effects of counter rotating terms in the interaction of quantized light with a two-level atom, by using the method of small rotations. We give an expression for the wave function of the composed system atom plus field and point out one initial wave function that generates a quantum bit of the electromagnetic field with arbitrary amplitudes.

Keywords: Qubits; rotating wave approximation; Jaynes-Cummings model.

Resumen

Estudiamos los efectos de los términos contra-rotantes en la interacción entre un campo electromagnético cuantizado y un átomo de dos niveles, usando el método de pequeñas rotaciones. Obtenemos una expresión para la función de onda del sistema compuesto átomo-campo y elegimos un estado inicial de la función de onda que genera un bit cuántico del campo electromagnético.

Descriptores: Bits cuánticos; aproximación de onda rotante; modelo de Jaynes y Cummings.

PACS: 42.50.-p; 32.80.-t; 42.50.Ct

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

References

1. E.T. Jaynes and F.W. Cummings, Proc. IEEE 51 (1963) 89;         [ Links ] see also B. W. Shore, and P. L. Knight, J. Mod. Opt. 40 (1993) 1195.         [ Links ]

2. G. Rempe, W. Schleich, M.O. Scully and H. Walther, in Proc. 3rd Intern. Symposium on Foundations of Quantum Mechanics (Physical Society of Japan, Tokyo, 1989) pp. 294;         [ Links ] M. Brune, F. Schmidt-Kaler, A. Maali, J. Dreyer, E. Hagley, J.M. Raimond, and S. Haroche, Phys. Rev. Lett. 76 (1996) 1800;         [ Links ] S. Osnaghi, P. Bertet, A. Auffeves, P. Maioli, M. Brune, J.M. Raimond, and S. Haroche, quant-ph/0105063.

3. L. Davidovich, J.M. Raimond, M. Brune, and S. Haroche, Phys. Rev. A 36 (1987) 3771.         [ Links ]

4. J.H. Eberly, N.B. Narozhny, and J.J. Sanchez/Mondragon, Phys. Rev. Lett. 44 (1980) 1323.         [ Links ]

5. J.R. Kuklinski and J.L. Madajczyk, Phys. Rev. A 37 (1988) 3175.         [ Links ]

6. J. Gea-Banacloche, Phys. Rev. Lett. 65 (1990) 3385;         [ Links ] Phys. Rev. A 44 (1991) 6023;         [ Links ] V. Buzek, H. Moya-Cessa, P.L. Knight and S.J.D. Phoenix, Phys. Rev. A 45 (1992) 8190.         [ Links ]

7. D. M. Meekhof, C. Monroe, B. E. King, W. N. Itano, and D. J. Wineland, Phys. Rev. Lett. 76 (1996) 1796.         [ Links ]

8. Z. Kis, W. Vogel, and L. Davidovich, Phys. Rev. A 64 (2001) 033401.         [ Links ]

9. R.L. de Matos Filho and W. Vogel, Phys. Rev. A 54 (1996) 4560.         [ Links ]

10. H. Moya-Cessa and P. Tombesi, Phys. Rev. A 61 (2000) 025401.         [ Links ]

11. D.J. Wineland, C. Monroe, W.M. Itano, D. Leibfried, B.E. King, and and D.M. Meekhof, J. Res. Nat. Inst. Stan. 103 (1998) 259.         [ Links ]

12. A. Ekert and C. Macchiavello, Acta Phys. Polonica A 93 (1998) 63.         [ Links ]

13. H. Moya-Cessa, D. Jonathan, and P.L. Knight, e-print quant-ph/0110167.

14. K. Zaheer and M.S. Zubairy, Phys. Rev. A 37 (1988) 1628.         [ Links ]

15. K. Zaheer and M.S. Zubairy, Opt. Commun. 73 (1989) 325.         [ Links ]

16. H. Moya-Cessa, J. of Mod. Optics 42 (1995) 1741.         [ Links ]

17. A. Klimov and L.L. Sánchez-Soto, Phys. Rev. A 61 (2000) 063802.         [ Links ]

18. F.A.M. de Oliveira, M.S. Kim, P.L. Knight, and V. Buzek, Phys. Rev. A 41 (1990) 2645.         [ Links ]

19. L.G. Lutterbach and L. Davidovich, Phys. Rev. Lett. 78 (1997) 2547;         [ Links ] H.Moya-Cessa, J.A. Roversi, S.M. Dutra, and A.Vidiella-Barranco, Phys. Rev. A 60 (1999) 4029.         [ Links ]