光机械猫态的创建、存储与检索

摘要： 我们分析了一种用于创建、存储和检索光力薛定谔猫态的方法，其中包含机械振子两种不同宏观状态的量子叠加。在该量子存储协议中，首先在光学腔内制备光学猫态，随后将其转移至机械模式进行存储，并通过控制场实现后续读取。我们采用正P相空间表示法对光力猫态的量子存储协议进行数值模拟——该方法为猫态提供了紧凑的正值表示，从而能对这种高度非经典的量子系统进行概率性模拟。有效实施模拟必须采用重要性采样技术。为验证猫态量子存储的有效性，我们考察了多种猫态特征指标并展示其计算方法。同时通过解析求解简化模型的标准主方程，研究退相干效应对猫态的影响，从而与数值结果进行对比。针对维格纳函数负性这一猫态特征指标，我们解析推导出给定机械振子环境温度下负性消失所需时间的上界，并证明其与数值方法的一致性。这些精确解方案能完整处理实验中的退相干效应，该实验涉及利用时域模式匹配的输入输出脉冲来创建、存储和检索机械猫态。我们的分析涵盖了光力振子的内部光模与机械模，以及与之纠缠的全部输入输出场模集合。该模型包含了机械库热效应导致的退相干，以及光学损耗和机械损耗。