原子质心运动与暗态原子

本文利用高阶量子绝热近似方法讨论了量子微腔驻波场中三能级暗态原子与光场相互作用中原子质心运动对电子,光场系统动力学的影响。文章分析了绝热近似成立的条件以及非绝热因子对动力学演化的影响。文中还计算了原子在腔中的非绝热跃迁几率及各部分能量分布的平均值。     

原子与双原子分子间非弹性碰撞理论研究

用密耦方法研究了氦原子与氢分子非弹性碰撞，当入射原子能量为０．２５ｅＶ，０．４０ｅＶ和０．６０ｅＶ时，比较了不同的原子与分子间势函数计算得到的振动和转动激发截面。看到原子与分子间势对原子与分子碰撞截面的理论计算影响很大。     

电子束激发原子对金属蒸发的影响

在原子蒸气激光同位素分离工程(AVLIS)中,金属受电子束的加热而熔化,并向真空蒸发,蒸气原子通过电子束的过程中,可能与电子发生非弹性碰撞,被激发到高能级.在膨胀的过程中,高能级的原子通过与原子的非弹性碰撞消激发,将原子内的电子能量转换为蒸气的平动能.为了分析电子束与原子作用对蒸气的密度、速度和温度等物理特性的影响,采样直接模拟蒙特卡罗法(DSMC)模拟钆原子蒸发过程.模拟结果表明,电子束与原子的作用使得原子蒸气的速度增加,密度减小,温度升高 关键词： 金属蒸发 AVLIS DSMC 电子枪     

基于操作腔外原子比特控制腔内原子比特相干性时间演化

考虑初始处于两类Bell态的两原子比特,将其中一个注入真空态腔中发生共振相互作用的情况,研究基于操作腔外原子比特控制腔内原子比特相干性时间演化.考察对腔外原子比特施Hadamard(H)门,H类门,Y门及位相门四种逻辑门操作及态选择测量前后,腔内原子比特约化密度矩阵非对角元时间演化曲线,讨论两类Bell态之间的关联性.结果表明,对腔外原子比特操作前,腔内原子比特密度矩阵非对角元在任意时刻都为零,总是处于混合态或经典态,因此始终退相干.而对腔外原子比特施H门和H类门操作及基态测量后,腔内原子比特密度矩阵非对角元呈现周期为2π的时间演化,除(2n+1)π/2时刻外,其相干性得到恢复;在nπ时刻,其最大相干叠加态和一般相干叠加态被制备;两类Bell态之间存在R∧(π/2)旋转关联性.而对腔外原子比特施Y门及位相门操作后,腔内原子比特的相干性得不到恢复.发现腔内原子比特的相干性得到恢复的必要条件是,逻辑门操作能够调节腔内原子比特与环境的相互作用,并使两原子比特与场分离的同时,它们之间形成强相干性的纠缠态分布.     

非马尔可夫环境下经典场驱动Jaynes-Cummings模型中原子的熵压缩

运用非马尔可夫量子理论与熵压缩理论,研究了非马尔可夫环境下经典场驱动Jaynes-Cummings模型中原子的熵压缩,考察了非马尔可夫效应、经典场驱动、体系失谐量对原子熵压缩的影响.用非马尔可夫过程的记忆效应解释了原子熵压缩的动力学行为.结果表明:非马尔可夫效应和经典场驱动的共同作用有利于原子熵压缩的产生与维持.在非马尔可夫环境下,通过选择适当的系统参数,可以产生压缩度大、压缩持续时间长的原子熵压缩态.研究结果为利用光场-原子相互作用制备压缩度大、压缩持续时间长的最佳原子压缩态提供了可能途径.     

利用多原子与腔场的非共振相互作用实现多原子纠缠态与量子信息

利用两个原子与腔场的非共振相互作用,设计出一种新型的量子态处理器[1].在这种量子态处理器中,原子与腔场不交换能量,但两个原子之间可交换能量而形成纠缠态.     

非对称双原子分子在输运扩散中的取向效应

本文建立了同时具有化学势梯度和温度梯度的非平衡系统,研究非对称双原子分子的输运扩散行为.研究发现,双原子分子在非平衡输运中具有取向效应.浓度梯度与温度梯度使双原子分子在输运中产生的大小原子取向的方向刚好相反,沿着梯度的正方向,前者使小原子在前,后者使大原子在前.通过最小熵产生原理,解释了取向的物理机制.研究结果对于深刻理解非平衡条件下物质的输运与其形态的关系具有理论意义.     

远程制备双原子纠缠态

提出一种远程制备双原子纠缠态的方案,该方案基于两个原子与单模腔场的同时非共振相互作用.由于双粒子纠缠态比三粒子纠缠态容易制备,方案用两对双原子纠缠态作为量子通道.Alice 拥有的两个相同原子同时与一单模腔场非共振相互作用.Alice已知她要制备的纠缠态,她选择适当的相互作用时间、测量她所拥有的两个原子并通过经典通道通知Bob.Bob引入一个相同的辅助原子和一个单模腔场来实现方案.方案对腔场状态和腔损耗不敏感,基于当前的腔QED 技术,方案能在实验上实现.该方案有望在量子信息过程中有重要的应用价值.     

集成原子光学及其原子芯片

随着原子激光冷却、囚禁与操控技术以及微米、纳米微电子制作技术的快速发展与不断完善,一个新兴的原子光学分支学科一“集成原子光学及其原子芯片”正在形成。本文重点介绍了集成原子光学及其原子芯片的集成方案、实验结果及其最新进展：包括表面微结构原子光学元器件、微磁结构集成原子光学、微光结构集成原子光学和微磁光结构集成原子光学及其原子芯片的设计方案与微制作技术及其最新实验结果。最后,简单总结了原子芯片的设计原则,讨论了芯片设计与研制中尚待解决的问题,并就集成原子光学的潜在应用及其未来发展作一简单展望。     

集成原子光学及其原子芯片

随着原子激光冷却、囚禁与操控技术以及微米、纳米微电子制作技术的快速发展与不断完善,一个新兴的原子光学分支学科—“集成原子光学及其原子芯片”正在形成。本文重点介绍了集成原子光学及其原子芯片的集成方案、实验结果及其最新进展:包括表面微结构原子光学元器件、微磁结构集成原子光学、微光结构集成原子光学和微磁光结构集成原子光学及其原子芯片的设计方案与微制作技术及其最新实验结果。最后,简单总结了原子芯片的设计原则,讨论了芯片设计与研制中尚待解决的问题,并就集成原子光学的潜在应用及其未来发展作一简单展望。     

两能级原子与单模腔场共振耦合系统中热态纠缠现象

借助于共生纠缠度, 研究了旋转波和非旋转波近似下共振Jaynes-Cummings模型中二能级原子与单光子腔场的热态纠缠现象. 结果表明：该共振耦合系统中, 存在影响原子与单光子腔模纠缠的临界温度, 当环境温度高于这一温度时, 原子与腔场的纠缠特性消失. 若只考虑实光子跃迁, 这一临界温度仅与原子和腔场的耦合强度有关, 随耦合系数的增大而升高; 若将虚光场一并考虑, 只要实光子跃迁强度与虚光子跃迁强度不相等, 在一定的温度下能很好的保持原子与腔场的纠缠相干性, 当二者相等时, 即使在绝对零度下, 原子与腔场也难以形成纠缠形式.     

类Kerr介质中两能级原子与驱动场作用时的相干性

两能级原子被嵌制在一充满类Kerr介质的热库中,通过求解原子与外加驱动场相互作用时约化密度算符非对角元,研究简并双光子过程中原子在外界环境(类Kerr介质和热库)下的相干特性.结果表明:当原子的相干性被保持时,外加驱动场的时间演化与原子的跃迁频率、原子偶极矩和模平均光子数等因素有关.     

含非线性修正项的双光子Jaynes-Cummings模型中光子反聚束效应的研究

研究了一个二能级里德伯原子在计及原子散射的二级修正项时,与单模热光场双光子相互作用系统中光子的反聚束效应,着重讨论了非线性修正项,双光子失谐量以及热噪声对光子反聚束效应的影响． 关键词：     

Generating and probing a two-photon fock state with a single atom in a cavity

A two-photon Fock state is prepared in a cavity sustaining a "source mode" and a "target mode," with a single circular Rydberg atom. In a third-order Raman process, the atom emits a photon in the target while scattering one photon from the source into the target. The final two-photon state is probed by measuring by Ramsey interferometry the cavity light shifts induced by the target field on the same atom. Extensions to other multiphoton processes and to a new type of micromaser are briefly discussed.     

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.     

位相损耗腔中简并双光子拉曼耦合系统中的熵特性

研究了简并双光子拉曼耦合过程中存在位相损耗时,光场原子系统线性熵、光场线性熵和原子线性熵的特性,讨论了原子相干性和光场平均光子数对各线性熵的影响.结果表明:由于位相损耗的存在使系统的线性熵除初始时刻为零外,其他时刻均大于零,且与原子初始状态无关,即原子相干性对系统线性熵没有影响.当原子初始处于激发态或基态时,原子线性熵呈现出较完美的周期性;而在原子初始处于激发态和基态的叠加态时,原子的线性熵始终为零.随光场平均光子数的增加,各线性熵均会增大. 关键词： 位相损耗 简并双光子拉曼耦合过程 线性熵     

原子—场耦合系统中非局域性和纯度

本文讨论了光场初态和热库对原子——场耦合系统中量子非局域性和线性熵的影响。我们发现如果腔场无损耗且处于真空库，原子——场态会周期性的展现量子非局域性，原子和场的线性熵也会周期性地振荡，其周期和量子非局域性变化的周期相同。如果腔场损耗很弱而且热库的平均光子数很小，量子非局域性会消失，原子和场振荡的振幅逐渐减小。量子非局域性消失的速度取决于初始压缩相干态的幅度、腔的衰减系数和热库的平均光子数N。场越强、平均光子数和衰减系数越大，非局域性减弱的越快。     

Quantum state engineering in a cavity by Stark chirped rapid adiabatic passage

We propose a robust scheme to generate single-photon Fock states and atom–photon and atom–atom entanglement in atom–cavity systems. We also present a scheme for quantum networking between two cavity nodes using an atomic channel. The mechanism is based on Stark-chirped rapid adiabatic passage (SCRAP) and half-SCRAP processes in a microwave cavity. The engineering of these states depends on the design of the adiabatic dynamics through the static and dynamic Stark shifts.     

Atom detection and photon production in a scalable, open, optical microcavity

A microfabricated Fabry-Perot optical resonator has been used for atom detection and photon production with less than 1 atom on average in the cavity mode. Our cavity design combines the intrinsic scalability of microfabrication processes with direct coupling of the cavity field to single-mode optical waveguides or fibers. The presence of the atom is seen through changes in both the intensity and the noise characteristics of probe light reflected from the cavity input mirror. An excitation laser passing transversely through the cavity triggers photon emission into the cavity mode and hence into the single-mode fiber. These are first steps toward building an optical microcavity network on an atom chip for applications in quantum information processing.     

Quantum transport of a single photon through a subwavelength hole by a single atom

The localization and transport of a photon through a subwavelength hole with the help of a neutral atom are studied. A method proposed and realized in the study is based on the absorption of a photon by a neutral atom directly in front of a subwavelength hole, the flight of the atom through the hole, and photon emission on the other side of the screen. The influence of the interaction of the excited atom flying through the subwavelength channel with the screen material is estimated. The estimate showed that the atomic excitation can be quenched in holes with diameters smaller than 200 nm, which affects the photon transport efficiency.