与双模场依赖强度耦合下多光子通道中原子比特周期量子回声产生和调控

旋波近似条件下,运用全量子理论研究了与双模相干光场依赖强度耦合多光子通道中原子比特周期量子回声的产生和控制,采用数值计算的方法,讨论了双模相干光场平均光子数分布形式、分布范围及原子跃迁时吸收(或发射)的光子数k对原子比特态保真度演化的影响,获得了产生和控制原子比特周期量子回声的系统参量；根据纠缠理论,分析了原子比特态保...     

与光场依赖强度耦合多光子通道中原子周期量子回声的产生和控制

研究了与光场依赖强度耦合多光子通道中原子态保真度演化,探讨了原子周期量子回声的产生和控制。通过分别考察原子相干分布角、光场平均光子数以及原子跃迁时吸收（或发射）的光子数对原子态保真度演化的影响,获得了产生和控制原子周期量子回声的系统参数,并揭示了原子态高保真输出的物理实质。     

与光场依赖强度耦合多光子通道中原子周期量子回声的产生和控制

研究了与光场依赖强度耦合多光子通道中原子态保真度演化,探讨了原子周期量子回声的产生和控制。通过分别考察原子相干分布角、光场平均光子数以及原子跃迁时吸收（或发射）的光子数对原子态保真度演化的影响,获得了产生和控制原子周期量子回声的系统参数,并揭示了原子态高保真输出的物理实质。     

与光场依赖强度耦合下运动纠缠双原子的周期量子回声

本文将Tavis-Cummings(T-C)模型推广到同时考虑原子运动及与光场依赖强度耦合的情况.运用全量子理论,研究了与光场依赖强度耦合下运动纠缠双原子量子态保真度演化.采用数值计算的方法,探讨了双原子初始纠缠因子θ、光场平均光子数n以及场模结构参量p对双原子量子态保真度演化的影响,解析分析了双原子周期量子回声的形成规律,揭示了其物理实质.结果表明, 在场模结构参量p=1的情况下,无论光强和双原子初始纠缠因子如何取值,双原子均产生周期2π的量子回声;在强相干场n=30条件下,改变p从1到小于800时,Bell态双原子产生2π/p周期量子回声.当p≥800时,无论光场是真空场、弱相干场或强相干场,双原子量子态保真度恒为1,即第一类Bell态原子持续处于保真态;而当双原子初始纠缠因子为3π/4时,无论n、p取何值,双原子量子态保真度保持为1,双原子持续处于第二类Bell态的保真态.其结论表明, 该推广模型具有很好的双原子周期量子回声性质,为纠缠双原子信息高保真输出及噪音环境下量子信息处理的实验实现提供了理论参量和物理载体.     

与光场依赖强度耦合下运动纠缠双原子的周期量子回声

本文将Tavis-Cummings (T-C)模型推广到同时考虑原子运动及与光场依赖强度耦合的情况.运用全量子理论,研究了与光场依赖强度耦合下运动纠缠双原子量子态保真度演化.采用数值计算的方法,探讨了双原子初始纠缠因子θ、光场平均光子数n以及场模结构参量p对双原子量子态保真度演化的影响,解析分析了双原子周期量子回声的形成规律,揭示了其物理实质.结果表明,在场模结构参量p=1的情况下,无论光强和双原子初始纠缠因子如何取值,双原子均产生周期2π的量子回声;在强相干场n=30条件下,改变P从1到小于800时,Bell态双原子产生2π/P周期量子回声.当p≥800时,无论光场是真空场、弱相干场或强相干场,双原子量子态保真度恒为1,即第一类Bell态原子持续处于保真态;而当双原子初始纠缠因子为3π/4时,无论n、p取何值,双原子量子态保真度保持为1,双原子持续处于第二类Bell态的保真态.其结论表明,该推广模型具有很好的双原子周期量子回声性质,为纠缠双原子信息高保真输出及噪音环境下量子信息处理的实验实现提供了理论参量和物理载体.     

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.     

Bell态原子与双模纠缠相干光场相互作用系统的原子布居数演化

运用全量子理论并结合数值计算方法,研究了处于Bell态的两个全同二能级纠缠原子与双模纠缠相干光场相互作用系统的原子布居数演化特性.讨论了双原子体系的初态、光场的平均光子数、双模纠缠相干光场的纠缠程度以及双原子体系的原子间耦合强度对原子布居时间演化的影响.结果表明:双原子体系的初态为|β11〉时,原子布居数不随时间变化;初态为|β00〉、|β01〉和|β10〉时,当初始平均光子数增大到一定数值时演化特性呈现出周期性的崩塌和回复效应,随初始光子数的增加时间演化曲线的振荡频率增大振幅减小,且初态为|β00〉或|β10〉时原子布居的回复周期是初态为时|β01〉的两倍;双模纠缠相干光场的纠缠程度以及原子间偶极相互作用的强弱对Rabi振荡频率没有影响但对振幅有着显著的影响.     

双模相干光场与原子依赖强度耦合双光子过程的纠缠演化

分别应用量子约化熵和量子相对熵研究了双模相干光场与原子依赖强度耦合双光子过程中原子与光场之间及光场的双模之间纠缠演化.结果表明,通过选择系统初态参数、控制原子与光场的作用时间,可以调控原子与光场间的纠缠和光场的模间纠缠.可增加或减弱双模相干光场间纠缠,但无法使双模相干光场完全退纠缠.强场条件下,可周期性获得光场与原子的EPR态和可分离态.     

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.     

三能级原子与奇偶纠缠相干光作用的光场压缩

采用求解薛定谔方程和数值计算方法,研究了V型三能级原子与双模奇偶纠缠相干光场相互作用过程中的光场压缩效应,讨论了压缩效应与双模奇偶纠缠相干光场的纠缠程度、系统失谐量、双模光场的平均光子数和原子基态概率幅的依赖关系。结果表明：光场压缩效应与双模奇偶纠缠相干光场的纠缠程度、失谐量、平均光子数和原子初态相关联：双模纠缠相干光场处于非纠缠状态时的光场压缩量比光场处于纠缠状态时要大;原子处在单纯的基态或激发态时光场都有明显的压缩现象出现;而原子初态中基态和激发态的概率幅较接近时无光场压缩现象;无论光场是否处于纠缠态,只有两模平均光子数接近时,光场才会出现压缩效应。     

二能级原子与多模光场简并多光子共振相互作用系统中量子保真度的演化特性

利用全量子理论和数值计算方法研究了多模相干态光场与单个二能级原子通过任意N_j度简并N~∑光子共振相互作用系统中量子保真度的时间演化特性,给出了三模场与原子相互作用过程中光场和原子保真度的数值计算结果,详细讨论了初始平均光子数、原子分布角、原子偶极相位角、光场激发角以及原子简并度等对量子保真度的影响.数值计算结果表明:以上诸多因素对量子保真度影响的结果均导致其发生振荡性变化.光场和原子保真度随着初始光场增强而急剧减小,说明初始光强敏感地影响着保真度的大小;量子保真度的变化快慢程度强烈地依赖于原子简并度及场一原子的耦合系数;原子分布角、光场激发角不同程度地对量子保真度的大小和频率有所影响;而原子偶极相位角的变化对场和原子的量子保真度几乎没有影响.根据这些特性,通过某些条件的约束可以适当控制保真度变化的快慢及其大小.     

双模SU(2)相干态场与一个A型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质

采用全量子理论和数值计算方法,研究了初始处于SU(2)相干态的双模腔场与一个A型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质,讨论了在没有对原子进行态选择测量、直接对原子进行态选择测量和应用经典微波场并对原子进行态选择测量的三种情况下,两个腔模总光子数、配分参量和耦合系数对光场非经典性质的影响.结果表明,增加两个腔模的总光子数M或对原子进行态选择测量,双模差压缩明显增强;减小配分参量和应用经典场并对原子进行态选择测量,α模光子的亚Poisson统计分布的平均程度变浅,而b模变深;两模间的反相关特征保持不变,增加M或直接对原子进行态选择测量,反相关平均程度变浅;直接对原子进行态选择测量,违背CauchySchwartz不等式.

Abstract：

Nonclassical properties of a two-mode field initially in an SU(2)coherent state resonantly interacting with a threelevel A-type atom are investigated by means of the quantum theory and numerical calculations.The dependence of the nonclassical properties on the total photon number of the two-mode,the partition parameter and the coupling constant is discussed for three cases:(1)no state-selective atomic measurement;(2)direct state-selective atomic measurement;and (3)state-selective atomic measurement after the application of a classical field.The results indicate that when the total photon number of the two-mode is increased or the state-selective measurement is performed on the atom,the difference squeezing of two-mode is distinctly enhanced;and when the partition parameter is decreased or the state-selective measurement is performed on the atom after the application of a classical field,the average intensity of the sub-Poisson statistic distribution of mode a is reduced and that of mode b is enhanced;when the total photon number of the two modes is increased or the direct state-selective measurement is performed on the atom,the anti-correlation character between the two modes is preserved,but the average intensity of the anti-correlation is reduced;and when the direct state-selective measurement is performed on the atom,the Cauchy-Schwartz inequality is violated.     

Atom-photon entanglement in the system with competing k-photon and l-photon transitions

We have investigated the evolution of the atomic quantum entropy and the entanglement of atom-photon in the system with competing k-photon and l-photon transitions by means of fully quantum theory, and examined the effects of competing photon numbers （k and l）, the relative coupling strength between the atom and the two-mode field （A/g）, and the initial photon number of the field on the atomic quantum entropy and the entanglement of atom-photon. The results show that the multiphoton competing transitions or the large relative coupling strength can lead to the strong entanglement between atoms and photons. The maximal atom-photon entanglement can be prepared via the appropriate selection of system parameters and interaction time.     

双模SU(2)相干态场与一个Λ型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质

采用全量子理论和数值计算方法, 研究了初始处于SU(2)相干态的双模腔场与一个Λ型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质,讨论了在没有对原子进行态选择测量、 直接对原子进行态选择测量和应用经典微波场并对原子进行态选择测量的三种情况下,两个腔模总光子数、配分参量和耦合系数对光场非经典性质的影响.结果表明,增加两个腔模的总光子数M或对原子进行态选择测量,双模差压缩明显增强;减小配分参量和应用经典场并对原子进行态选择测量,a模光子的亚Poisson统计分布的平均程度变浅,而b模变深;两模间的反相关特征保持不变,增加M或直接对原子进行态选择测量,反相关平均程度变浅;直接对原子进行态选择测量,违背Cauchy-Schwartz不等式. 关键词： SU(2)相干态场')" href="#">SU(2)相干态场 Λ型三能级原子 态选择测量     

类Kerr介质中双模SU(1,1)相干态场与Λ型三能级原子相互作用的量子统计性质

导出了类Kerr介质中双模SU(1,1)相干态场与Λ型三能级原子相互作用系统的态函数,研究了Kerr效应对Λ型三能级原子布居概率、双模SU(1,1)相干态场的互关联函数、Cauchy-Schwartz不等式及二阶相干度的影响.结果表明:Kerr效应使原子与光场的耦合减弱,原子布居的崩塌与复苏的周期缩短;在初始光场较弱和较强两种情况下,类Kerr介质对双模SU(1,1)相干态场两模间的相关性、相关程度以及光子的聚束与反聚束效应产生的作用有明显的区别.     

Information Entropy Squeezing of a Two-Level Atom Interacting with Two-Mode Coherent Fields

From a quantum information point of view we investigate the entropy squeezing properties for a two-level atom interacting with the two-mode coherent fields via the two-photon transition. We discuss the influences of the initial state of the system on the atomic information entropy squeezing. Our results show that the squeezed component number, squeezed direction, and time of the information entropy squeezing can be controlled by choosing atomic distribution angle, the relative phase between the atom and the two-mode field, and the difference of the average photon number of the two field modes, respectively. Quantum information entropy is a remarkable precision measure for the atomic squeezing.