光子晶体中Λ型激发态原子辐射特性和动力学性质的理论研究

本文讨论了各向异性光子晶体中Λ型三能级原子的辐射特性和动力学性质，并且研究了通过Von Neumann正交测量模型对处于激发态的原子进行不同频率的测量所产生衰减的抑制和加速效应。研究发现，激发态原子的辐射特性、动力学性质以及由量子测量所产生的效应不仅与原子共振频率相对于光子晶体带边的位置有关，还与量子测量本身的频率大小相关。由于原子受到各向异性光子晶体环境的影响，较小频率的量子测量也能得到抑制衰减的效应。     

量子Zeno效应对原子布居翻转的影响

在量子信息的研究中,量子Zeno效应（QZE）的研究对量子信息的处理有重要作用.针对原子—场相互作用系统,在Jaynes Cummings ( JC) 模型下,研究在不同测量时间间隔中, 布居翻转与初态存活概率的变化趋势.同时得出在时间间隔足够小时,产生QZE,进而得出QZE对布居翻转的影响.     

量子Zeno效应对原子布居翻转的影响

在量子信息的研究中,量子Zeno效应(QZE)的研究对量子信息的处理有重要作用.针对原子—场相互作用系统,在Jaynes Cummings(JC)模型下,研究在不同测量时间间隔中,布居翻转与初态存活概率的变化趋势.同时得出在时间间隔足够小时,产生QZE,进而得出QZE对布居翻转的影响.     

结构库中二能级原子与自发辐射场间的纠缠演化

利用量子约化熵对比研究了真空、一维腔、各向同性以及各向异性光子晶体四种不同结构库中二能级原子与自发辐射场间的纠缠演化特性.研究表明,原子-光场纠缠的演化特性与原子所处结构库的模密度分布密切相关.在真空和一维腔中,模密度随频率连续变化,原子-光场纠缠将最终衰减至零.而在各向同性和各向异性光子晶体中,模密度中存在光子禁带,原子-光场纠缠能最终趋于稳态值.可以通过改变原子所处结构库的模密度来控制原子-光场纠缠的演化特性.     

各向异性圆柱掺杂光子晶体的缺陷模及其量子效应

利用光波在一维各向异性圆柱掺杂光子晶体中径向受限的条件,研究了光波在其中出现的模式量子效应,并利用特征矩阵法计算了TE波和TM波各模式的缺陷模的变化规律,得出了一些一维各向异性圆柱光子晶体缺陷模的新结构.缺陷模的频率和透射角都随模式量子数的增加而增大.同一模式缺陷模的频率随圆柱半径的增加而减小. 关键词： 圆柱光子晶体 各向异性介质 量子效应 缺陷模     

各向异性光子晶体中熵压缩动力学行为

本文详细分析了各向异性光子晶体环境中量子弱测量和测量反转对原子熵压缩的影响,得到一些重要结论。研究发现,量子比特和光子晶体带隙边缘频率之间的失谐量δ以及量子弱测量和测量反转强度对熵压缩起着重要作用,通过调节它们,可以获得更好的熵压缩。     

低频强场作用下三维光子晶体中二能级原子的自发辐射性质

研究了处于三维光子晶体中，且在强相干的低频场的驱动下的单个二能级原子的自发辐射性质.由于低频场的影响，使得原子产生了在跃迁过程中吸收或发射一个低频光子的衰减渠道.这些跃迁导致了自发辐射的量子干涉，再加上光子晶体能带带边的作用，自发辐射被显著抑制.原子的布居俘获依赖于原子上能级与能带带边的相对位置，低频场的频率和原子不同跃迁通道间的相对跃迁强度. 关键词： 光子晶体 二能级原子 自发辐射     

光子晶体环境中参数估计问题研究

本文详细分析了各向同性和各向异性光子晶体环境对参数估计精度的影响,得到一些重要结论。研究发现,量子比特跃迁频率和光子晶体带隙边缘频率之间的失谐量和粒子数N对测量精度有着重要影响:通过调控失谐量,最优测量精度可长时间保持在海森堡极限附近;粒子数N增大时,测量精度可呈现出随之降低的情况。     

动态光子晶体中V型三能级原子的自发辐射

研究了动态各向同性光子晶体中V型三能级原子的自发辐射,主要讨论了光子晶体能带带边频率受到阶跃调制和三角函数周期调制两种情况下,调制参数对占据数演化的控制作用,以及此过程中量子相干效应带来的影响.结果表明,阶跃调制时,调制发生后原子上能级劈裂出来的束缚缀饰态数目只取决于原子的跃迁频率和此时的带边频率,且与具有相同参数条件的静态情形下的相同.调制发生时刻对其后原子上能级占据数的长时演化情况有影响.随系统初态的不同,量子相干效应既可导致调制之后占据数迅速衰减,也可使原子上能级保留较多的占据数.三角函数周期调制时,原子上能级总占据数在足够长的时间之后随时间做频率近似等于调制频率的有衰减的准周期振荡.衰减率与调制频率有关,也因量子相干效应而受系统初态以及偶极矩夹角的影响.     

赝带隙光子晶体中原子集合的自发辐射动力学

介绍了三维赝带隙光子晶体中原子集合的自发辐射衰减分布特性，发现不同的原子集合弥散组态，其原子自发辐射呈现十分宽或窄的有限的寿命分布，纯粹光子晶体效应可导致加速和抑制衰减过程并存，从理论上揭示了现有的实验结果的重大分歧的缘由。     

光子带隙材料及亚波长微结构材料中等离子体共振导致的量子相干效应

我们对两类光学材料-光子晶体及左手材料中的量子相干效应进行了理论研究。光子带隙材料通常是指人工制作的具有光子通带和禁带的光学材料，它可以用来控制光场的传输及某些微观过程。光子晶体是典型的光子带隙材料，光子晶体的周期性结构导致其中的原子的量子光学性质与自由空间中明显不同，例如出现光局域化与原子自发辐射的抑制、光子-原子束缚态、二能级原子布居数囚禁等现象。最近的研究还表明心，特殊的态密度分布会导致感应透明现象，使得原子对与其共振的探测光场的吸收趋于零。这与电磁感应透明（EIT）类似，但不需要外加耦合场来建立相干。我们系统地研究了光子晶体特殊态密度产生的量子相干效应，包括三能级系统的感应透明、无反转增益、光速减慢等，及四能级系统的自发辐射和光开关效应，发现强的量子相干效应导致原子辐射与吸收性质产生多方面的改变。     

S=1旋量Bose-Einstein凝聚中制备双模最大纠缠态方案

在旋量Bose-Einstein凝聚体(BEC)中引入量子Zeno子空间,将系统由3个自由度简化到2个自由度,给出了在S=1的反铁磁旋量BEC中制备双模最大纠缠态的方案.通过计算未简化系统中粒子数随时间的演化,证明了引入量子Zeno子空间简化系统的准确性.     

双能带三维光子晶体中二能级原子的自发辐射

研究了双能带三维光子晶体中二能级原子自发辐射的性质.由于双能带各向异性色散关系的影响，辐射场中的局域场和传输场不能共存，导致原子上能级占据数不再具有准周期性振荡的性质，而是随时间趋于常数，或者随时间按幂函数形式衰减，或者随时间按指数形式衰减.这些性质不仅与原子上能级和能带带边的相对位置有关，而且与光子晶体上、下能带之间的能隙宽度有关.这些性质也有别于单能带各向同性光子晶体中二能级原子自发辐射的性质. 关键词： 光子晶体 二能级原子 自发辐射     

世界图书出版公司北京公司影印物理类新书推荐

量子比特可借助于各种物理量进行编码，例如，光子的极化态，原子的自旋态等．为了使量子比特实际有用，它们与外部世界的随机耦合（退相干效应）必须被尽力避免．光子在传输的进程中本征退相干效应极小．但是，当光信号在光纤中传输时，它的强度会衰减．衰减的程度随传输距离以指数方式增大，例如，15km衰减到1／2，100km衰减到1／100．对于经典通信来说，中继器起放大信号的作用．但是，经典中继器不能被用于量子通信，因为它的噪声太大，以至于产生太多的错误量子比特．正在被研发的量子中继器，实际上是一个量子微处理器．它能够存储和处理一个一个的量子比特，并保证量子态的高保真复现。     

构建长距离量子通信中继器的研究努力

量子比特可借助于各种物理量进行编码，例如，光子的极化态，原子的自旋态等．为了使量子比特实际有用，它们与外部世界的随机耦合（退相干效应）必须被尽力避免．光子在传输的进程中本征退相干效应极小．但是，当光信号在光纤中传输时，它的强度会衰减．衰减的程度随传输距离以指数方式增大，例如，15km衰减到1／2，100km衰减到1／100．对于经典通信来说，中继器起放大信号的作用．但是，经典中继器不能被用于量子通信，因为它的噪声太大，以至于产生太多的错误量子比特．正在被研发的量子中继器，实际上是一个量子微处理器．它能够存储和处理一个一个的量子比特，并保证量子态的高保真复现。     

量子Zeno效应新论

本文根据量子力学的基本原理和量子测量理论给出了量子Ｚｅｎｏ效应的简要证明，阐明了该效应的物理基础，指出了该效应与系统ＣＰ破坏的关联。     

一维光子晶体中自发辐射的非马尔科夫过程

本文利用一维有限光子晶体的模函数展开场算符，确定光与物质相互作用的Hamilton量，从而得到两能级原子自发辐射衰减的动力学方程。未借助马尔科夫近似，我们用数值计算的方法直接求解了原子与场随时间演化的动力学方程，发现在自发辐射过程的最初几个光学周期的时间内，自发衰减速率随时间的变化存在一系列脉冲形状的峰。由于作用于原子的场是一维光子晶体中历经多重反射的场的相干迭加的结果，原子的衰减行为敏感地依赖于多重反射场在原子所在位置的干涉。这种干涉性质依赖于光子晶体的结构。改变光子晶体的结构，使原子的跃迁频率位于光子晶体的禁带中、导带中或缺陷模频率处，可使原子的自发辐射得到抑制或增强。     

双原子Jaynes-Cummings模型下的量子失协和超量子失协

在量子信息的研究中,量子关联起着至关重要的作用,而弱测量对揭示量子关联有重要作用.在双原子Jaynes-Cummings(JC)模型下,分析了量子失协和超量子失协两种量子关联随时间演化过程中的差异性,以及测量强度参数、平均光子数在决定量子关联和影响其动态演化的一般作用.结果表明,弱测量可以更好地揭示量子关联,不仅可以更好地揭示量子关联的复活,还可以获得更大的关联最大值;平均光子数会有效影响两种关联的消失与复活,平均光子数越大,量子关联的消失与复活越快;平均光子数较大时,使用旋波近似得到的弱测量下的超量子失协比强测量下的量子失协与实际误差更小.     

非简并双光子Jaynes-Cummings模型腔场谱中的量子干涉

研究了两模二项式光场与二能级原子在高Q腔中发生双光子相互作用过程的腔场谱,给出了弱初始场条件下腔场谱的数值计算结果,讨论了两模腔场谱间的量子干涉.结果表明:两模腔场谱间的量子干涉随着频差的增大而呈现出周期性的衰减振荡,其振荡周期约为0·16g(g为原子与光场的相互作用强度系数),频差大于1·6g时干涉效应已经很弱.量子干涉还与初始场强度有关,随着初始场最大光子数的增加,量子干涉效应逐渐增强,但当光子数大于4时,干涉效应迅速减弱,当最大光子数大于6时,量子干涉现象几乎消失.     

各向异性光子晶体中Λ型原子动力学性质研究

讨论了各向异性光子晶体中外驱动场作用下Λ型原子的动力学性质及辐射谱特性. 通过理论 分析和数值计算发现，原子上下能级的布居数将出现准周期性振荡的性质，其振荡的频率和 振荡的幅度与上能级的耗散系数γ， 驱动场的作用强度，驱动场和共振频率失谐度δ等相 关； 原子上能级与光子晶体带边的相对位置将直接影响到原子自发辐射的模式. 此外，从 辐射谱的角度分析光子晶体对原子周围辐射场的特性及其传输性质的影响.