对称双势阱玻色-爱因斯坦凝聚系统在周期驱动下的动力学相变及其量子纠缠熵表示

研究了在对称双势阱玻色-爱因斯坦凝聚体系粒子间相互作用项上外加周期调制而引起的系统动力学相变,特别地研究了该系统通向混沌的相变过程.发现在一定驱动参数下,当外加调制频率与系统固有频率达到共振时,相平面会出现不稳定性现象,即混沌.在混沌区域,粒子在各量子态随机分布,平均布居数差在零附近波动.特别地,研究表明,混沌现象的出现可以用量子纠缠熵来表征,混沌现象出现时,两种平均纠缠熵都趋于它们的最大值. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 双势阱 混沌 纠缠熵     

玻色-爱因斯坦凝聚体系中的混沌隧穿行为

研究了双势阱玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)系统在外加周期调制下的混沌相变过程,着重讨论了混沌现象对BEC系统隧穿的影响.当外加调制频率与系统固有频率达到共振时,相平面会出现不稳定现象,即混沌现象.在量子情况下,研究了系统的Husimi函数随时间的演化.研究发现：当混沌现象出现时,系统中粒子间相互作用增大,使得混沌区域扩大,进而引起混沌辅助隧穿程度的变化. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 混沌 隧穿     

玻色-爱因斯坦凝聚体自囚禁现象的动力学相变及其量子纠缠特性

研究了量子涨落对自囚禁现象的影响.采用玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)两模模型进行研究，发现有限粒子BEC系统自囚禁现象的发生同样存在临界现象，但是由于量子涨落的影响使得这个临界现象变得模糊，并且粒子数越小量子涨落的影响越明显.为了更加明确地描述有限粒子系统的自囚禁现象，通过系统各态平均占有概率的熵(简称平均熵)和平均纠缠熵来刻画自囚禁现象，并讨论自囚禁现象发生前后系统的纠缠特性. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚(BEC) 自囚禁 纠缠熵     

基于伊辛模型的Fe_(0.5)Mn_(0.1)Al_(0.4)合金磁化强度和磁熵变蒙特卡洛模拟

基于伊辛模型的单自旋反转蒙特卡洛算法,考虑了粒子间的最近邻以及次近邻相互作用,研究了无序Fe0.5Mn0.1Al0.4合金的磁化强度和磁熵变.首先,强调了粒子间的次近邻相关作用对体系的磁性和热力学性质的影响,明确了次近邻相互作用系数,证实了低温合金阻挫的存在;其次,研究了在相变温度处(不同磁场下)磁化强度随外加磁场(温度)的变化情况以及磁性粒子对磁化强度的贡献,发现反铁磁性粒子Mn在低温区对Fe0.5Mn0.1Al0.4合金的相变起了主要作用,而高温区体系的相变是由铁磁性粒子Fe贡献的;最后,分析了体系在相变温度处磁熵变数值随外加磁场的变化情况以及磁熵变在不同的外磁场下随温度的变化情况,当外加磁场H=0.14(a.u.)时,Mn粒子在冻结温度处的平均磁化强度为零,体系处于最无序的状态,对应的磁熵变ΔS(0.1,0.14)达到了正向最大值,极值的位置对应于体系的相变温度.     

基于伊辛模型的Fe0.5Mn0.1Al0.4 合金磁化强度和磁熵变蒙特卡洛模拟

基于伊辛模型的单自旋反转蒙特卡洛算法,考虑了粒子间的最近邻以及次近邻相互作用,研究了无序 合金的磁化强度和磁熵变。首先,强调了粒子间的次近邻相关作用对体系的磁性和热力学性质的影响,明确了次近邻相互作用系数,证实了低温合金阻挫的存在;其次,研究了在相变温度处(不同磁场下)磁化强度随外加磁场（温度）的变化情况以及磁性粒子对磁化强度的贡献,发现反铁磁性粒子Mn在低温区对 合金的相变起了主要作用,而高温区体系的相变是由铁磁性粒子Fe贡献的;最后,分析了体系在相变温度处磁熵变数值随外加磁场的变化情况以及磁熵变在不同的外磁场下随温度的变化情况,当外加磁场h=0.14时,Mn粒子在冻结温度处的平均磁化强度为零,体系处于最无序的状态,对应的磁熵变 达到了正向最大值,极值的位置对应于体系的相变温度。     

海森堡XYZ自旋链系统的热纠缠与局域量子不确定性研究

研究了热平衡温度，自旋交换相互作用，Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用及外加非一致性磁场对两比特海森堡XYZ自旋链量子系统的热纠缠与局域量子不确定度的影响，对比分析了并发度量子纠缠与局域量子不确定度描述自旋链系统量子关联的差别.结果表明自旋链系统的量子纠缠在热平衡温度，DM相互作用及外加磁场的非一致性参数的变化情况下均会出现纠缠突然死亡的再生现象，而自旋链系统的局域量子不确定度随着这些参数呈连续变化现象.并且，自旋交换相互作用，DM相互作用及外加横向磁场作用强度较小时，他们的变化对自旋链系统的量子纠缠与局域量子不确定度的影响有着明显的差别.     

纠缠Ξ-型三能级原子与纠缠腔场相互作用熵的纠缠演化

文章利用一对处于纠缠态的-型三能级原子与一对处于纠缠态的单模腔场，初始时刻原子与腔场之间互不纠缠，使其中一个原子与一个腔场发生相互作用，即纠缠交换，合适选择相互作用时间就可实现原子与腔场之间产生纠缠，并研究了系统原子熵的演化特性，运用量子熵理论，讨论了原子-腔场的耦合常数对原子熵的影响，结果表明：原子与光场跃迁耦合常数对系统熵的最大纠缠度有影响.当原子与光场两种跃迁耦合常数之比k值增大时，最大纠缠度在减小；当k增大到某一程度时，系统熵随时间周期性变化，并出现双峰现象。     

非均匀磁场中的海森堡XY模型热纠缠信道的量子隐形传送

在量子通讯的实验中,由于外界环境的影响,我们很难得到最大的纠缠纯态.量子信道可能以混合纠缠态的形式出现.而固体材料中的热平衡态就是一种重要的混合纠缠态.本文利用了两个独立的外加不均匀磁场的一维海森堡链的热纠缠态作为量子信道,实现了两粒子纠缠态的远程传送,分析了外界温度和磁场对纠缠和传输保真度的影响.为了突出传输效果,我们对平均保真度做了研究,结果发现当温度很低,外加反方向的磁场B1和B2时,平均保真度大于经典通道的传输极限值2/3.     

周期脉冲撞击的两分量Bose-Einstein凝聚系统的单粒子相干和对纠缠

在周期脉冲撞击的两分量Bose-Einstein凝聚系统中,研究了量子混沌对单粒子相干和对纠缠性质的影响.研究表明,混沌促使单粒子相干发生强烈衰减并保持着较低的相干度,同时对纠缠出现最大值并在较短时间后消失.利用单粒子相干的这种性质可以直接测量量子混沌存在的相空间结构,有利于预防Bose-Einstein凝聚的瓦解和控制凝聚体的混沌行为。     

Stark位移对热环境下双Jaynes-Cummings模型中原子纠缠的影响

研究双光子跃迁的双Jaynes-Cummings模型中, 两原子初始处于最大纠缠态、光场初始处于单模热态时的原子纠缠动力学, 考虑双光子过程中的Stark位移、热光场的平均光子数对原子纠缠的影响. 结果表明: 不考虑Stark位移时, 两原子在系统演化过程中周期性地出现退纠缠现象, 而考虑Stark位移时, 两原子长时间地纠缠. 特别是当Stark位移参数取值较大且热光场的平均光子数值比较小时, 两原子能保持 稳定地纠缠. 这些结果表明, 可以利用Stark位移对热环境下双Jaynes-Cummings模型中的原子纠缠进行调控.     

Experimental study on chaos generation in an all-fiber erbium-doped fiber ring laser with a Mach-Zehnder interferometer

We experimentally study the chaotic behaviors in a compact all-fiber erbium-doped fiber ring laser （ED-FRL） with an added Mach-Zehnder interferometer （MZI） by using a phase-modulation method. A piezo-electric ceramic transducer （PZT） is incorporated in the MZI to introduce single-frequency phase modulation. The coexistence of intermitteney and period-doubling bifurcation routes to chaos in the EDFRL system is observed by adjusting the modulation frequency or the phase modulation depth in the experiment. In addition, the EDFRL presents irregular multi-longitudinal-mode oscillation with a definite linear polarization when operating at intensity chaos state.     

Generation of higher degree chaos by controlling harmonics of the modulating signal in EDFRL

Erbium doped fiber ring lasers (EDFRL) are being used to generate optical chaos for secure communication by modulating the cavity loss/pump power or exploiting nonlinearities. The security level in chaotic communication depends on degree of chaos quantified by the Lyapunov exponent and its variability which is determined by the number of tuneable system parameters which were limited to five main parameters, i.e. modulation index, modulation frequency, pump power, cavity gain and loss. In this study we have increased the number of tuneable parameters using square, triangular and sum of harmonics waveforms. We have analysed the effect on degree of chaos of phase and duty cycle of square modulating signal with gradual addition of harmonics. For the given cavity parameters, the Lyapunov exponents can be increased by more than fifteen times using square wave modulating signal and a duty cycle of 60%. The electrical parameters identified make generation of new chaotic sequences more flexible in a field deployed EDFRL chaotic system.     

Dicke模型的量子经典对应关系

非旋波近似条件下Dicke模型表现为量子混沌动力学特征.在详细考察Dicke模型经典相空间结构特点的基础上,采用经典-量子"一对多"的思想,即经典相空间中的一点对应于量子体系两个初始相干态的演化,利用对两个初态量子纠缠动力学演化取统计平均的方法,得到了与经典相空间对应非常好的量子相空间结构.数值计算结果表明:经典混沌有利地促进系统两体纠缠的产生,平均纠缠可以作为量子混沌的标识,利用平均纠缠可以得到一种较好的量子动力学与经典相空间的对应关系. 关键词： Dicke模型 非旋波近似 量子混沌 经典量子对应     

Entanglement production in quantized chaotic systems

Quantum chaos is a subject whose major goal is to identify and to investigate different quantum signatures of classical chaos. Here we study entanglement production in coupled chaotic systems as a possible quantum indicator of classical chaos. We use coupled kicked tops as a model for our extensive numerical studies. We find that, in general, chaos in the system produces more entanglement. However, coupling strength between two subsystems is also a very important parameter for entanglement production. Here we show how chaos can lead to large entanglement which is universal and describable by random matrix theory (RMT). We also explain entanglement production in coupled strongly chaotic systems by deriving a formula based on RMT. This formula is valid for arbitrary coupling strengths, as well as for sufficiently long time. Here we investigate also the effect of chaos on the entanglement production for the mixed initial state. We find that many properties of the mixed-state entanglement production are qualitatively similar to the pure state entanglement production. We however still lack an analytical understanding of the mixed-state entanglement production in chaotic systems.     

玻色-爱因斯坦凝聚中的混沌反控制

提出一种实现玻色-爱因斯坦凝聚中的混沌反控制方法——周期信号驱动法.数值模拟结果表明,用小的周期信号控制系统,采用恰当的调制相位和强度,只要满足系统的最大Lyapunov指数大于零即可实现不同的混沌轨道重构.调制相位在混沌轨道重构中起了很重要的作用. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 混沌反控制 小周期信号 Lyapunov指数     

光与物质相互作用系统中的量子Fisher信息和自旋压缩

Fisher信息是估计理论中的重要概念,最近发现与量子信息中的纠缠判据具有密切联系.非旋波近似条件下,Dicke模型经典相空间表现为混沌动力学特征.本文详细考察了Dicke模型描述的光与物质相互作用系统中量子Fisher信息和自旋压缩动力学特性.结果表明:在短时瞬态情况下,无论初态处于规则区域还是混沌区域系统均表现为纠缠性质;但在长时稳态情况下,初态处于规则区域时系统纠缠消失,而初态处于混沌区域时系统则一直存在纠缠.通过与系统自旋压缩动力学性质相比较,发现量子Fisher信息可以更有效地刻画量子混沌.进一步考察初态处于规则和混沌区域时系统密度矩阵和纯度的动力学演化特性,发现混沌导致系统退相干现象发生,说明量子Fisher信息对混沌更敏感.     

光纤混沌相位编码保密通信系统理论研究

通过耦合激光混沌相位控制同步系统和光纤信道，提出外部光注入半导体激光器激光混沌相 位控制光纤同步以及混沌相位相移键控外调制光纤保密通信系统理论模型，数值实现了在相 位控制器控制下的远程光纤混沌同步.理论分析了光纤自相位调制对混沌信号以及对同步的 影响，导出了光纤混沌最大传输距离公式.通过连续键控调制相位控制器实现了光纤激光混 沌相位相移键控编码调制发射，设置接收系统相位控制器控制激光相位相移实现了光纤激光 混沌同步解调.数值模拟了具有比特率50Mbit/s远程光纤混沌数字编码通信系统的应用，详 细地进行了在远距离光纤传输中的系统参数失配以及系统抗噪声能力的数值分析. 关键词： 混沌 同步 光纤混沌通信 半导体激光器 相位     

量子阱激光器混沌相位控制同步以及编码研究

提出外部光注入多量子阱激光器激光混沌相位控制同步，及其混沌相位相移键控外调制ON/ON全光保密通信系统，数值模拟了在相位控制器控制下的激光混沌同步.通过连续ON/ON键控调制相位控制器调制通过相位控制器的激光相位相移，实现激光混沌相位相移键控连续调制，设置接收系统相位控制器，控制通过接收相位控制器的激光相位相移，以实现激光混沌解调.分别数值模拟了该系统调制速率01和05Gbit/s混沌相位相移ON/ON键控通信，进行了混沌ON/ON键控调制速率分析，以及系统参数失配和系统抗噪声扰动的数值分析. 关键词： 混沌 同步 通信 多量子阱激光器