倒Y型四能级原子系统中电磁诱导透明的相干控制

研究了倒Y型四能级原子系统中相干控制电磁诱导透明.应用微扰理论给出一阶近似条件下,不同控制场原子系统对探测光场响应的解析式及电磁诱导透明窗宽度的解析式.在探测场为弱场时,分析了系统中控制光场强度、耦合光场强度及其失谐量对电磁诱导透明窗的影响.研究发现电磁诱导透明窗随控制光场强度的增强变宽,而随耦合光场强度的增强变窄,当探测光场与耦合光场偏离双光子共振时,透明窗外的吸收增加,透明窗变宽.在弱探测场、弱控制场条件下,分析了初始时刻原子处在相干叠加态时的相对相位、相对强度与探测场和控制场的相对相位等对系统吸收特性及透明窗的影响.结果表明探测场与控制场的相对相位对吸收的影响与相干叠加态中两能级之间几率幅的相对相位对吸收的影响作用相反,系统在两下能级干涉极大时,存在一个很宽的透明带.应用缀饰态理论和量子相干理论对所得结果进行了解释.     

利用Ⅴ型三能级原子与相干态光场Raman相互作用传送未知奇偶相干态

描述了简并Ⅴ型三能级原子与单模相干态光场的Raman相互作用,获得了处于激发态单态的原子与相干态光场相互作用的结果.利用探测原子与光场的相互作用将原子和探测光场制备成最大纠缠态,并将原子注入待测任一奇偶相干叠加态,通过原子与待测腔模构成的Bell基矢演化,对原子进行选择性探测,获得奇偶相干叠加态与原子相互作用后可能的量子状态,然后对待测腔场与原子进行联合探测,接着对所测奇偶相干态腔场的量子状态实施么正变换,就将探测腔场制备到待测腔场的初始量子态上,从而实现未知奇偶相干态的隐形传送.     

利用V型三能级原子与相干态光场Raman相互作用传送未知奇偶相干态

描述了简并V型三能级原子与单模相干态光场的Raman相互作用，获得了处于激发态单态的原子与相干态光场相互作用的结果。利用探测原子与光场的相互作用将原子和探测光场制备成最大纠缠态，并将原子注入待测任一奇偶相干叠加态，通过原子与待测腔模构成的Bell基矢演化，对原子进行选择性探测，获得奇偶相干叠加态与原子相互作用后可能的量子状态，然后对待测腔场与原子进行联合探测，接着对所测奇偶相干态腔场的量子状态实施么正变换，就将探测腔场制备到待测腔场的初始量子态上，从而实现未知奇偶相干态的隐形传送。     

利用V型三能级原子与相干态光场Raman相互作用传送未知原子态

描述了简并V型三能级原子与单模相干态光场的Raman相互作用,获得了处于激发态单态的原子与相干态光场相互作用的结果.利用探测原子与光场的相互作用将原子和光场制备成最大缠结态,并注入待测原子,通过原子与腔模构成的Bell基矢演化,对腔场进行选择性探测,获得探测原子相互作用后可能的量子状态,然后对待测原子与腔场进行联合探测,接着对探测原子的量子状态实施幺正变换,就将探测原子制备到待测原子的初始量子态上,从而实现未知原子态的隐形传送.     

依赖强度耦合三光子过程下运动原子最佳熵压缩态的制备

为了研究三光子过程中原子与相干态耦合量子体系信息熵压缩随时间演化规律及原子最佳信息熵压缩态的制备,我们采用全量子理论,推导出运动原子与单模简并三光子依赖强度耦合量子体系的精确解;理论上给出制备原子最佳信息熵压缩态的充分及必要条件,并进行了数值模拟验证.研究结果表明:控制相干态场与原子作用时间,切断相干态场与原子的纠缠,选择二能级原子处于等权重相干叠加态,适当选取相干态场与原子的初始位相,可以制备出原子最佳量子信息熵压缩态;调节光腔中场模结构参量,能够得到连续的量子信息熵压缩态.该研究结果在多光子过程低噪声量子信息处理中具有一定意义.     

通过Raman相互作用隐形传送未知多原子纠缠态

基于多粒子纠缠态在证明量子非定域性和量子信息处理方面的重要应用,提出一种方案隐形传送未知原子纠缠态.方案基于Λ型三能级原子与单模腔场的简并Raman相互作用.首先让n个原子相继通过一个相干腔场来制备量子通道.然后发送者让携带未知纠缠态的另n个原子相继通过相干腔场并通过对原子与腔场的探测作联合测量.当｜α｜1时,可以用探测正交态的方法探测腔场.最后接收者根据由经典通道得到的联合测量结果重构初始态.方案的特点是用一个相干态与多个原子的纠缠态作为量子通道,简单易行.该方案有望在证明量子非定域性和量子信息过程中有重要的应用价值.     

基于Tavis-Cummings模型实现非定域三原子系统量子特性的远程控制

运用全量子理论并结合数值计算方法,研究了三个二能级原子系统的量子特性。初始三原子处于W纠缠态,让其中的两原子A、B与相干态光腔场发生共振作用,经腔QED演化以后,对原子进行Bell基测量,通过调节相干态光场的强度和原子间的偶极相互作用,来控制腔外原子C的布居差演化;对相干态光场进行光子探测,通过改变探测到的光子数、相干光场参量和原子间偶极相互作用,来控制腔外原子C的偶极压缩,最终实现了远程操纵腔外原子非经典特性的目的。     

内禀退相干下薛定谔猫态光场与原子相互作用系统的场熵演化

通过求解系统的Milburn方程,研究了二能级原子与薛定谔猫态光场相互作用系统中的场熵演化特性.讨论了内禀退相干,光场强度,相干态间的相位角对场熵演化的影响.结果表明: 内禀退相干下,随着时间的演化,场熵振荡逐渐减弱,光场与原子的纠缠度逐渐趋于恒值.并且光场与原子的最大纠缠度值只取决光场强度和相干态间的相位角,与内禀退相干因子无关.光场强度较小时,奇相干态光场与原子的纠缠度最大;偶相干态光场与原子的纠缠度值为最小;Yurke-Stoler相干态光场与原子的纠缠度值介于两者之间. 当内禀退相干因子不变、光场强度较大时,分别处于Yurke-Stoler相干态、偶相干态和奇相干态的光场与原子的纠缠度值趋近于相同.     

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.     

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.     

内禀退相干下薛定谔猫态光场与原子相互作用系统的场熵演化

通过求解系统的Milburn方程,研究了二能级原子与薛定谔猫态光场相互作用系统中的场熵演化特性.讨论了内禀退相干,光场强度,相干态间的相位角对场熵演化的影响.结果表明: 内禀退相干下,随着时间的演化,场熵振荡逐渐减弱,光场与原子的纠缠度逐渐趋于恒值.并且光场与原子的最大纠缠度值只取决光场强度和相干态间的相位角,与内禀退相干因子无关.光场强度较小时,奇相干态光场与原子的纠缠度最大;偶相干态光场与原子的纠缠度值为最小;Yurke-Stoler相干态光场与原子的纠缠度值介于两者之间. 当内禀退相干因子不变、光场强度较大时,分别处于Yurke-Stoler相干态、偶相干态和奇相干态的光场与原子的纠缠度值趋近于相同.     

通过Raman相互作用制备三个腔场的W型纠缠相干态

通过对比分立变量量子信息过程和连续变量量子信息过程的差别,利用相干态比较容易获得的这个特点,提出一种方案制备三个腔场的W型纠缠相干态.方案基于Λ型三能级原子与单模腔场的简并Raman 相互作用.三个相同的腔初始分别处于相干态,三个相同的原子初始处于W型纠缠态,通过三个原子分别与三个腔的Raman相互作用、选择适当的相互作用时间并探测作用后的三个原子,三个腔场坍缩为W型纠缠相干态.在原子与腔的相互作用过程中原子不处于高能级,可以忽略原子的自发辐射,系统的相干性能够得到较好的维持.基于当前的腔量子电动力学技术,相信方案能在实验上实现.该方案制备的三个腔场W型纠缠相干态有望在连续变量量子信息过程中有重要的应用价值.文中将方案推广到制备n(n〉3)个腔场的W型纠缠相干态.     

依赖强度耦合三光子过程下运动原子最佳熵压缩态的制备

为了研究三光子过程中原子与相干态耦合量子体系信息熵压缩随时间演化规律及原子最佳信息熵压缩态的制备,我们采用全量子理论,推导出运动原子与单模简并三光子依赖强度耦合量子体系的精确解;理论上给出制备原子最佳信息熵压缩态的充分及必要条件,并进行了数值模拟验证。研究结果表明：控制相干态场与原子作用时间,切断相干态场与原子的纠缠,选择二能级原子处于等权重相干叠加态,适当选取相干态场与原子的初始位相,可以制备出原子最佳量子信息熵压缩态;调节光腔中场模结构参量,能够得到连续的量子信息熵压缩态。该研究结果在多光子过程低噪声量子信息处理中具有一定意义。     

非旋波近似下二项式光场与V型三能级原子相互作用的量子特性

采用相干态正交化展开方法,研究了非旋波近似下V型三能级原子与单模腔场的相互作用,并且利用保真度对能级的交叉问题进行了判断.研究了在二项式光场作用下,V型三能级原子初始状态以及二项式态光场的光场系数对光场二阶相干度的影响.数值计算结果表明:原子初始时刻处于基态时,随着η的增大光场呈现聚束效应的持续时间先增大后减小;原子初...     

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。     

内禀退相干下二项式光场与原子互作用的场熵演化

通过求解系统的Milburn 方程,研究了二项式光场与二能级原子相互作用系统中的场熵演化特性,讨论了内禀退相干、二项式光场系数和场的最大光子数对场熵演化的影响.结果表明二项式光场处于中间态时,由于内禀退相干,场熵振荡准周期性减弱,并随着时间的演化,场与原子纠缠逐渐趋近于一个定值,说明存在內禀退相干时,场与原子仍能纠缠;当內禀退相干因子不变时,二项式光场从相干态过渡到中间态,直至数态过程中,场熵值减小,场与原子的纠缠减弱.     

双模SU(1,1)相干态场与V型三能级原子相互作用的动力学

研究了关联双模SU(1,1)相干态场与V型三能级原子的相互作用对原子动力学行为的影响及双模场的量子统计性质随时间的演化,证明了在双模SU(1,1)相干态光场作用下,原子的拉比振荡表现出与光场初态为双模压缩真空态或SU(2)相干态时的完全不同的特征。 关键词：     

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。     

可控制权重因子的原子纠缠态的制备

提出了一种利用二能原子与相干态腔场的非共振相互作用制备原子纠缠态的方案。在一定条件下,获得了可控制权重因子的原子纠缠态以及纠缠两原子的4个贝尔基。     

运动双原子与光场依赖强度耦合系统中的纠缠操纵与量子态制备

将Tavis-Cummings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.运用原子约化熵和Concurrence操纵了该系统在真空场、弱相干场和强相干场条件下,双原子-场之间以及双原子之间纠缠演化特性.以此为依据,选择双原子与场相互作用时间、选取双原子纠缠因子、调节场模结构参数,控制系统纯态概率幅和选择测量,制备了双原子-场W类态、双原子Bell态、Bell态原子保真态、光场的单光子态、双光子态及稳定的数态.实现了双原子Bell态突然产生及有限时间内的保持、Bell态原子周期量子回声的形成及其信息(态)持续保真.结果表明,该系统具有强大的量子信息功能,为量子信息处理的实验实现提供了物理载体和理论参数.