钟淑英[1]2004年在《腔场与多能级原子相互作用中的量子特性》文中认为本文运用全量子理论，研究了双模SU(1，1)相干态场与N型四能级原子相互作用系统，导出了该系统的态函数，并以此为出发点，研究了初始光场强度、原子与光场之间耦合系数和Kerr效应对系统的场熵演化和非经典特性的影响。数值计算结果表明场熵的演化具有明显的振荡特性。随着初始场q和ζ参量的增加，场熵的均值逐渐增加，振荡频率增大，场熵演化的周期性随ζ的增加渐趋明显，但振荡幅度却明显减小，表明参量ζ和q越大，导致光场与原子的关联增强；当耦合系数较小时，场熵振荡频率较小，当ε较大时，场熵振荡频率急剧增大，振荡幅值变得很稳定，均值几乎接近于初始时刻的场熵大小，使光场经常处于均匀统计混合态，表明场熵敏感于原子与光场耦合系数的变化；同时，随克尔效应强度参数的增大，场熵演化曲线的均值变化不明显，而其最大值却在不断减小，振荡幅度也明显减小。表明：克尔效应会削弱场与原子的相互作用。 数值计算表明：光场的两模总是相关联的，Kerr效应对两模相关程度的影响与初始场明显相关。Cauchy-Schwartz不等式总是被违背，光场是一种非经典相关场。当初始光场较弱时，第一模基本呈现亚泊松分布，Kerr效应的增强使光子出现反聚束效应增强的区域增多，第二模表现为泊松分布和亚泊松分布交替出现，且受Kerr效应的影响较小；当初始光场较强时，Kerr效应对第一模的影响不变，会减弱第二模光子的聚束与反聚束效应。 本文还推导了幅度损耗腔中Ⅴ型叁能级原子与光场拉曼相互作用系统的密度算符，并由此研究了系统、光场和原子线性熵的特性。结果表明：损耗腔中系统和原子除初始时刻呈现纯态外，其它任何时刻均处于混合态，其混合程度经一段时间后保持不变，混合程度的高低与光场平均光子数有关且随其增加而升高；在t_d时刻，原子与光场完全退耦合，光场退回到初始纯态，但原子仍呈现混合态：当损耗系数增大时，原子和系统的线性熵趋于同一稳定值的速度加快，光场的平均光子数增大后，损耗系数对线性熵的影响更为明显。
王菊霞[2]2008年在《原子—腔—场系统中量子纠缠信息交换、传递与保持的机理研究》文中指出量子纠缠信息的交换、传递与保持问题,是当前量子光学与量子信息学领域的前沿重大课题之一,其成果在量子通信与量子光通信等高科技领域具有广阔的应用前景和重大的应用价值。本文利用全量子理论,对多种“原子-腔-场”相互作用系统中量子纠缠信息的交换、传递与保持问题进行了系统研究,由此获得了一系列既不同于现有报道又具有重要意义的新的结果和结论。本文的主要的研究结果如下:1.采用数值计算的方法,研究了两个偶极-偶极相互作用的耦合双能级原子分别与单模奇相干态光场、单模偶相干态光场以及两态迭加单模Schr?dinger-cat态光场相互作用系统中原子与腔场之间的量子纠缠度的时间演化特征。结果表明,场-原子系统量子纠缠度的时间演化特性不仅与光场的初始平均光子数、场-原子之间的耦合强度、原子-原子之间的耦合强度以及频率失谐量等密切相关,而且还与原子的初始状态有关,并完全由这些因素共同决定。一般而言,纠缠度的时间演化普遍呈现出振荡性;并且在初始强场的条件下,场-原子之间的纠缠与退纠缠现象周期性的交替出现,且存在量子干涉现象;随着场-原子之间耦合强度的增大,量子纠缠不规则振荡的周期逐渐减小;当原子-原子之间耦合强度取某些定值时,量子纠缠度的时间演化会呈现出周期性的崩坍-回复现象,当原子-原子之间偶极-偶极相互作用较弱时,量子场熵演化规律与单光子J—C模型的情形相似,当偶极相互作用足够强时又与双光子J—C模型的特征相似。通过控制影响因素,尽可能使原子与光场较长时间处于较大程度的纠缠态,将有利于量子纠缠信息的传递。2.建立了由多个相互独立的“原子-腔-场”相互作用系统的物理模型。利用全量子理论,分别研究了M个单原子分别与M个单(多)模光场依赖于强度耦合的单(多)光子相互作用过程、M个耦合双能级原子分别与M个单(多)模光场的单(多)光子相互作用过程,给出了不同情况下系统态矢的一般演化式,找到了利用原子-腔-场之间的相互作用过程来实现量子纠缠信息交换与传递的条件。结果发现:只要控制原子-腔场之间相互作用时间并使原子以特定速度穿过腔场,对于不同的模型有时还需要对出腔原子进行测量,并通过处于基态的原子与存储量子纠缠信息的腔场两者之间的相互作用最终使原子获得了量子纠缠信息。相反,纠缠原子中的量子纠缠信息也可传递给处于真空态的腔场。与此同时,作为“飞行的量子比特”的基态原子可将量子纠缠信息从一个腔场传递到另一个腔场。不仅如此,通过控制原子与腔场之间相互作用时间,也可使腔场或者原子初始量子纠缠信息被完全保持或部分保持。在不同的系统中,影响实现量子纠缠信息交换、传递与保持条件的因素各不相同。例如,通过对频率失谐量的控制,可使量子纠缠信息被完全交换、完全传递或完全保持,但原子之间的偶极相互作用会导致量子纠缠信息被非完全传递和非完全保持。由此可见:当处于基态的原子以特定速度通过处于量子纠缠态的腔场时,原子能够将光场的量子纠缠信息据为已有;反之,当纠缠原子以特定速度通过真空态腔场时,原子又能将自己携带的量子纠缠信息释放于腔场之中,这样便实现了原子-腔-场系统量子纠缠信息的交换与传递。研究还表明:利用原子能够捡起和释放量子纠缠信息的特点,可进一步实现腔-腔之间的异地量子纠缠信息的传递。3.提出了由相干腔场与相干原子构成的综合物理模型,研究了相干原子束与单(多)模相干光场的单(多)光子的共振(非共振)相互作用过程,利用演化因子给出了相干原子束与相干腔场相互作用系统的演化规律。结果表明:腔场与原子相互作用过程中光场纠缠态与原子纠缠态可周期性地相互转换,这样便实现了量子纠缠信息的交换与传递。且其转换周期分别与原子-腔场之间相互作用的耦合强度g、相互作用时间t、原子(或光子湮灭)算符的复系数Aξ,k( Aη,k)、各模光场参与相互作用(或初始)的光子数N j, k( n j, k)以及光场所含的纵模数q等密切相关并完全由这些因素决定。研究还发现:在普遍情况下,量子纠缠信息交换与传递的条件分别与原子的跃迁频率ωa,k及其相对相位ξ、光场的频率ωf,k及其相对相位η、场-原子之间的耦合强度g以及场-原子相互作用时间t等均有关;但当原子与光场发生共振相互作用时,其条件仅与g、t有关。由此揭示出相干腔场与相干原子束相互作用过程中量子纠缠信息交换与传递的一般特征。另外,在适当条件下,原子纠缠态或光场纠缠态可以保持初态不变。在一定条件下,上述这些普遍性结果便过渡到了非相干原子与光场相互作用的特殊情形。4.在考虑非线性效应的情况下,精确求解了由多个原子与多个腔场构成的联合系统态矢量随时间演化的一般表式,利用全量子理论并通过数值计算方法,详细研究了Kerr效应、Stark效应、以及虚光场效应对量子纠缠信息在原子与腔场之间周期性可逆交换与传递过程的影响。结果表明:①.Kerr介质对初始腔场为真空态或最低Fock态组成的纠缠态等一些特殊情形不产生任何影响,而对一般Fock态n k( n k≠0)都会改变其量子纠缠信息转换的相位和周期,且Kerr效应越强转换周期就越短,反之亦然,因此,通过选取不同Kerr介质并改变Kerr效应的强弱程度,可以控制量子纠缠信息交换与传递的快慢程度,还有,当考虑Kerr效应时,相位的改变也与腔场中光子数n k(k=1,2,3,…,M)的多少有关;②.Stark效应和初始场强对此过程也有着显着的影响:光场的量子纠缠程度会随着初始场强的增强而增大,在强场条件下,光场量子纠缠度可呈现出周期性的崩塌-回复现象,并且Stark移位参量越大,光场量子纠缠度振荡越剧烈,说明Stark效应破坏了光场量子纠缠度的时间稳定性;③.旋波近似对原子纠缠态与光场纠缠态两者之间的交换、传递与保持不产生任何影响;而在非旋波近似下,虚光场效应对纠缠态在腔场与原子之间相互转化的过程有着明显的影响:在光场纠缠信息传递给原子之后腔场并不能恢复到最初的真空态;伴随着纠缠态的转化和保持过程,相位有所改变并产生了多个干扰项。
温静[3]2006年在《腔量子电动力学中的多粒子纠缠与干涉》文中研究表明本文讨论了在腔量子电动力学体系中，多粒子纠缠态的制备以及低温非共振情况下多粒子的干涉效应。有效相互作用的获得都运用了近似方法。利用所得结果，给出了制备纠缠态的可行性实验方案，并能够有效验证干涉的产生与消失的相关因素。还对自发动量弥散干涉和与光场交换动量干涉进行了比较，定性解释了粒子干涉消失的原因和定量计算了原子自发干涉所满足的测不准关系。
参考文献：
[1]. 腔场与多能级原子相互作用中的量子特性[D]. 钟淑英. 江西师范大学. 2004
[2]. 原子—腔—场系统中量子纠缠信息交换、传递与保持的机理研究[D]. 王菊霞. 西安电子科技大学. 2008
[3]. 腔量子电动力学中的多粒子纠缠与干涉[D]. 温静. 东北师范大学. 2006