运动原子多光子J-C模型中的熵交换与纠缠

考虑一个运动的二能级原子与单模热光场经由多光子过程相互作用, 利用量子约化熵理论研究原子与场之间的熵交换、用Concurrence量度原子与场之间的纠缠, 讨论原子初态、原子运动、热场平均光子数以及跃迁光子数对熵交换和纠缠的影响. 结果表明: 考虑原子运动时, 原子和光场熵变呈现周期性, 且发生熵交换现象; 与热光场的相互作用导致运动原子与场纠缠, 多光子过程有利于纠缠加强. 在原子和光场熵变均为零处, 纠缠也为零.     

Bell态原子与双模纠缠相干光场双光子相互作用系统的量子纠缠

运用全量子理论和数值计算的方法,借助于原子的量子约化熵研究了初始处于Bell态|β00>和| β10>的两原子与双模纠缠相干光场双光子相互作用系统中两原子与双模光场之间纠缠的演化特性.分析了光场强度、光场纠缠度及原子间相互作用强度对原子熵演化特性的影响.结果表明:随着双模光场的平均光子数的增大,原子熵的时间演化曲线逐渐变为规则振荡;增大原子间的相互作用强度,原子熵的振荡频率和振幅都减小;改变双模光场的纠缠度,原子熵的振荡频率和振幅都不发生改变.     

NPS态光场与运动二能级原子相互作用系统的保真度

利用全量子理论计算方法,研究NPS态光场与运动二能级原子相互作用系统和光场保真度的时间演化规律,分析原子初态、最大光子数、光场参量、原子运动速度、场模结构参量和跃迁光子数对系统和光场保真度的影响.结果表明:最大光子数越大或光场参量越小,保真度平均值越低;原子运动速度或场模结构参量增大保真度变大,振荡频率加快;跃迁光子数增大时,保真度周期性或无规则振荡;当原子初态处于叠加态时系统和光场保真度最大,且振荡规律相同.     

混合态下运动原子与相干态光场相互作用的量子纠缠

利用负熵方法,研究了混合态运动原子与相干态光场相互作用系统的量子纠缠特性,讨论了原子初态、场模结构参数、相干场平均光子数、失谐量、跃迁光子数等物理参量对系统纠缠度的影响。结果表明：考虑原子运动时,系统纠缠度在整个时域范围内出现了规则的周期振荡。原子初态趋于纯态时系统纠缠度较高。随着相干场平均光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小,规则振荡的周期不变。随着跃迁光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变大,振荡变得越来越快。随着失谐量的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小。     

混合态下运动原子与相干态光场相互作用的量子纠缠

利用负熵方法,研究了混合态运动原子与相干态光场相互作用系统的量子纠缠特性,讨论了原子初态、场模结构参数、相干场平均光子数、失谐量、跃迁光子数等物理参量对系统纠缠度的影响。结果表明：考虑原子运动时,系统纠缠度在整个时域范围内出现了规则的周期振荡。原子初态趋于纯态时系统纠缠度较高。随着相干场平均光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小,规则振荡的周期不变。随着跃迁光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变大,振荡变得越来越快。随着失谐量的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小。     

Pólya态光场与Bell态双原子相互作用系统的量子纠缠

利用全量子理论,研究了Bell态双原子与Pólya态光场相互作用系统的量子纠缠特性,分别讨论了原子初态、最大光子数M、光场参量p和r对系统场熵的影响。结果表明:当最大光子数M足够大时,随着光场参量p和r的逐渐增大,场熵振幅逐渐缩小,场熵演化曲线趋于平稳;与原子初态为|φA(0)〉的情况相比,原子初态为|ФA(0)〉时,系统的纠缠状态更容易受到光场参量p和r的影响。     

Bell态原子与双模纠缠相干光场相互作用的场熵演化特性

运用全量子理论研究了初始处于Bell态(对称迭加态或反对称态)的两原子与双模纠缠相干光场相互作用系统中场熵的演化特性. 分析了光场强度、光场纠缠度及原子间相互作用强度对场熵演化特性的影响. 结果表明：原子初态处于反对称态时,场熵始终为零;原子初态处在对称迭加态时,增大光场强度场熵的时间演化曲线逐渐变成较规则的振荡曲线,原子间的相互作用强度对双原子间纠缠度有显著的非线性调制作用.     

Bell态原子与双模纠缠相干光场相互作用的场熵演化特性

运用全量子理论研究了初始处于Bell态(对称迭加态或反对称态)的两原子与双模纠缠相干光场相互作用系统中场熵的演化特性. 分析了光场强度、光场纠缠度及原子间相互作用强度对场熵演化特性的影响. 结果表明：原子初态处于反对称态时,场熵始终为零;原子初态处在对称迭加态时,增大光场强度场熵的时间演化曲线逐渐变成较规则的振荡曲线,原子间的相互作用强度对双原子间纠缠度有显著的非线性调制作用.     

Bell态原子与双模纠缠相干光场相互作用的场熵演化特性

运用全量子理论研究了初始处于Bell态(对称迭加态或反对称态)的两原子与双模纠缠相干光场相互作用系统中场熵的演化特性. 分析了光场强度、光场纠缠度及原子间相互作用强度对场熵演化特性的影响. 结果表明：原子初态处于反对称态时,场熵始终为零;原子初态处在对称迭加态时,增大光场强度场熵的时间演化曲线逐渐变成较规则的振荡曲线,原子间的相互作用强度对双原子间纠缠度有显著的非线性调制作用.     

Bell态原子与双模纠缠相干光场相互作用的场熵演化特性

运用全量子理论研究了初始处于Bell态(对称迭加态或反对称态)的两原子与双模纠缠相干光场相互作用系统中场熵的演化特性. 分析了光场强度、光场纠缠度及原子间相互作用强度对场熵演化特性的影响. 结果表明：原子初态处于反对称态时,场熵始终为零;原子初态处在对称迭加态时,增大光场强度场熵的时间演化曲线逐渐变成较规则的振荡曲线,原子间的相互作用强度对双原子间纠缠度有显著的非线性调制作用.     

多光子Jaynes-Cummings模型中与Glauber-Lachs态相互作用原子的熵压缩

利用全量子理论,研究了多光子Jaynes-Cummings模型中与Glauber-Lachs态相互作用的混合态原子的信息熵压缩。讨论了相干平均光子数、热平均光子数、跃迁光子数、原子初态参量对原子信息熵压缩的影响。结果表明原子信息熵 分量没有熵压缩性质;相干平均光子数取值适当时,原子信息熵 分量呈现熵压缩效应;热平均光子数、跃迁光子数会破坏原子信息熵 分量的熵压缩效应;原子初态参量对原子信息熵 分量能否呈现熵压缩效应没有决定性作用;伴随双光子跃迁时,原子的熵压缩因子的时间演化曲线呈现周期性。     

Single-atom entropy squeezing and quantum entanglement in Tavis--Cummings model with atomic motion

We examine the single-atom entropy squeezing and the atom-field entanglement in a system of two moving twolevel atoms interacting with a single-mode coherent field in a lossless resonant cavity.Our numerical calculations indicate that the squeezing period,the squeezing time and the maximal squeezing can be controlled by appropriately choosing the atomic motion and the field-mode structure.The atomic motion leads to a periodical time evolution of entanglement between the two-atom and the field.Moreover,there exists corresponding relation between the time evolution properties of the atomic entropy squeezing and that of the entanglement between the two atoms and the field.     

Entanglement in a system of two two-level atoms interacting with a single-mode field

We investigate the entanglement in a system of two coupling atoms interacting with a single-mode field by means of quantum information entropy theory. The quantum entanglement between the two atoms and the coherent field is discussed by using the quantum reduced entropy, and the entanglement between the two coupling atoms is also investigated by using the quantum relative entropy. In addition, the influences of the atomic dipole--dipole interaction intensity and the average photon number of the coherent field on the degree of the entanglement is examined. The results show that the evolution of the degree of entanglement between the two atoms and the field is just opposite to that of the degree of entanglement between the two atoms. And the properties of the quantum entanglement in the system rely on the atomic dipole--dipole interaction and the average photon number of the coherent field.     

SU(1,1)相干态与玻色-爱因斯坦凝聚相互作用系统中的量子纠缠

研究的系统为SU(1, 1)相干态和玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用体系,在双光子跃迁过程中,分别用量子约化熵和量子相对熵研究了该系统中的SU(1, 1)相干态与凝聚体间的纠缠以及SU(1, 1)相干态的模间纠缠,分析了光场初始压缩因子、原子间相互作用对场-凝聚体间纠缠和模间纠缠的影响。     

SU(1,1)相干态与玻色-爱因斯坦凝聚相互作用系统中的量子纠缠

研究的系统为SU(1, 1)相干态和玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用体系,在双光子跃迁过程中,分别用量子约化熵和量子相对熵研究了该系统中的SU(1, 1)相干态与凝聚体间的纠缠以及SU(1, 1)相干态的模间纠缠,分析了光场初始压缩因子、原子间相互作用对场-凝聚体间纠缠和模间纠缠的影响。     

利用多光子相互作用实现量子信息传递

利用全量子理论,研究了多原子-腔场系统中多光子相互作用的过程,给出了不同情况下系统的一般演化式,发现利用此过程可实现量子纠缠信息的传递:只要控制腔场与原子相互作用的时间即原子以特定速度通过腔场时,处于基态的原子与存储纠缠信息的腔场相互作用的结果使原子获得量子纠缠信息;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;基态原子作为"飞行的量子比特"还可将量子纠缠信息从一个腔场传递到另一个腔场。该结论适应于讨论任意多个原子-腔场系统中任意多个光子相互作用的普遍情形。     

Evolution of the field quantum entropy and entanglement in a system of multimode light field interacting resonantly with a two-level atom through Nj-degenerate NΣ-photon process

The time evolution of the field quantum entropy and entanglement in a system of multi-mode coherent light field resonantly interacting with a two-level atom by degenerating the multi-photon process is studied by utilizing the Von Neumann reduced entropy theory, and the analytical expressions of the quantum entropy of the multimode field and the numerical calculation results for three-mode field interacting with the atom are obtained. Our attention focuses on the discussion of the influences of the initial average photon number, the atomic distribution angle and the phase angle of the atom dipole on the evolution of the quantum field entropy and entanglement. The results obtained from the numerical calculation indicate that: the stronger the quantum field is, the weaker the entanglement between the quantum field and the atom will be, and when the field is strong enough, the two subsystems may be in a disentangled state all the time; the quantum field entropy is strongly dependent on the atomic distribution angle, namely, the quantum field and the two-level atom are always in the entangled state, and are nearly stable at maximum entanglement after a short time of vibration; the larger the atomic distribution angle is, the shorter the time for the field quantum entropy to evolve its maximum value is; the phase angles of the atom dipole almost have no influences on the entanglement between the quantum field and the two-level atom. Entangled states or pure states based on these properties of the field quantum entropy can be prepared.     

Quantum entanglement between the two-mode fields and atomic entropy squeezing in the system of a moving atom interacting with two-mode entangled coherent field

This paper investigates the entropy squeezing of a moving two-level atom interacting with the two-mode entangled coherent field via two-photon transition by using an entropic uncertainty relation and the degree of entanglement between the two-mode fields by using quantum relative entropy. The results obtained from numerical calculation indicate that the squeezed period, the duration of entropy squeezing and the maximal squeezing can be controlled by appropriately choosing the intensity of the light field, the atomic motion and the field-mode structure. The atomic motion leads to the periodic recovery of the initial maximal degree of entanglement between the two-mode fields. Moreover, there exists a corresponding relation between the time evolution properties of the atomic entropy squeezing and those of the entanglement between the two-mode fields.     

多模简并多光子Tavis-Cummings模型中的量子纠缠特性

利用冯·纽曼约化熵理论研究了多模相干态光场与两等同二能级原子简并多光子相互作用系统量子纠缠演化特性,得到了多模光场量子纠缠的解析表达式,并给出了双模光场与两原子相互作用时量子纠缠的数值计算结果.结果表明:量子纠缠随着光子简并度的增大而增强;随着初始平均光子数的增加,量子纠缠演化的周期性变得越来越明显;当场与原子远离共振时,量子纠缠随着频率失谐量的增大而减弱;当失谐量足够大时,场与原子几乎总是处于纠缠状态.这些结论对于纠缠态或纯态的制备及获取光学系统中的量子信息研究中有一定参考价值.