频率变化的光场对双光子过程中量子纠缠的调控

运用量子信息熵理论研究了二能级原子与频率随时间变化的相干态光场作用的双光子过程中纠缠度演化,主要讨论了光场频率随时间作正弦调制和脉冲调制两种情况下,纠缠随时间的演化特性. 当光场频率随时间作正弦调制时,原子与光场的纠缠度明显增大,并保持高纠缠度. 通过改变光场频率调制的频率β和振幅α,发现原子与光场纠缠度的演化过程对调制的振幅更加敏感. 当光场频率随时间作脉冲调制时,在纠缠度最大值处开始加脉冲比在最小值处加脉冲能够更快、更容易实现原子与光场纠缠度的提高和稳定. 脉冲调制的突变使 关键词： 纠缠 场熵 相干态 双光子Jaynes-Cummings模型     

频率变化的相干态光场中两原子纠缠演化

研究了频率变化的相干态光场中两个二能级原子的纠缠演化,主要讨论了光场频率随时间作正弦调制和脉冲调制两种典型情况下两原子纠缠随时间演化的特点.数值计算结果表明,当光场频率随时间作正弦调制时,光场频率,光场平均光子数均对原子纠缠演化有影响,且在少光子数的情况下,在光场频率变化的半周期内纠缠值出现小幅快速振荡;而当光场频率随时间作脉冲调制时,由于脉冲频率的突变,也在脉冲出现的区间内诱导出了原子纠缠值的小幅快速振荡现象.分析表明光场频率的改变可以改变原子相十性,进而改变了原子间纠缠效应,这对量子信息技术中纠缠制备与控制有积极意义.     

频率变化的压缩态光场与原子的相互作用

研究了频率随时间变化的压缩态光场与二能级原子的相互作用，主要讨论了光场频率随时间作正弦调制和脉冲调制两种典型情况下原子布居数反转随时间的演化特性.当光场频率随时间作正弦调制时，不仅光场频率调制，而且压缩态的压缩系数和压缩相位均对原子布居数反转的崩塌-回复过程有影响.当光场频率随时间作脉冲调制时，脉冲调制的突变使各拉比振荡之间的相干性发生改变，并在原子布居数反转随时间演化过程中诱导出新的崩塌-回复过程，尤其在脉冲出现的区间内，原子布居数反转表现出持续的小幅快速振荡，这与压缩态的压缩系数无关. 关键词： Jaynes-Cummings模型 压缩态 原子布居数反转     

非旋波近似下二能级原子与频率变化光场作用的量子特性

在非旋波近似下,研究了频率随时间变化的相干态光场与二能级原子的相互作用,讨论了光场频率随时间作正弦和方波变化时,原子布居数反转随时间的演化特性。数值计算结果表明,当光场频率不随时间变化时,原子布居数反转的周期随着平均光子数的增大而增大;当光场频率随时间作正弦变化时,原子布居数反转塌缩回复的周期和振幅受到了很大影响,光场频率对演化曲线的振荡频率起到了调制作用;当光场频率随时间作方波变化时,原子布居数反转塌缩回复的周期发生了改变,而且出现了新的塌缩回复现象。     

变频率压缩态光场与原子的相互作用

研究了频率随时间变化的压缩态光场与二能级原子的相互作用，主要讨论了光场频率随时间作正弦调制和脉冲调制两种典型情况下，原子布居数反转随时间的演化特性。当光场频率随时间作正弦调制时，不仅光场频率调制，而且压缩态的压缩系数和压缩相位均对原子布居数反转的崩塌—回复过程有影响。当光场频率随时间作脉冲调制时，在原子布居数反转随时间演化过程中诱导出新的崩塌—回复过程，尤其在脉冲出现的区间内，原子布居数反转表现出持续的小幅快速振荡，这与压缩态的压缩系数无关。     

非旋波近似下频率变化的场与原子的相互作用

研究了非旋波近似下频率随时间变化的相干态光场与二能级原子的相互作用，主要讨论了光场频率随时间作正弦和方波变化两种典型情况下，原子布居数反转随时间的演化特性. 当光场频率随时间作正弦变化时，原子布居数反转的崩塌-回复过程和由虚光子过程引起的快速振荡均会受到影响. 当光场频率随时间以方波形式变化时，脉冲调制不仅在原子布居数反转随时间演化过程中诱导出新的崩塌-回复过程，而且可以引起虚光子快速振荡的突变. 关键词： Jaynes-Cummings模型 非旋波近似 原子布居数反转     

两纠缠原子与光场相互作用系统场熵演化特性

研究了两纠缠原子与相干态光场相互作用系统场熵的时间演化特性,运用全量子力学理论和数值方法,讨论了初始两原子所处的纠缠状态、纠缠度和腔内光场的强弱对场熵的影响.随着光场平均光子数的增加,系统场熵均值和振荡频率增大;光场较弱时,场熵呈现一定的周期性振荡;光场增强后,场熵呈现出周期性的崩塌与回复,且随初始两原子纠缠度的增加,场熵的振幅增大.     

原子运动与场频率变化操控下的场熵演化及量子态制备

在旋波近似下,同时考虑原子运动和光场频率随时间作正弦函数变化,研究了二能级原子与单模辐射场相互作用系统中场的量子约化熵的演化规律.运用数值计算的方法分别给出了在不考虑原子的运动和考虑原子的运动的情况下场熵随时间的演化曲线,讨论了原子运动、场模结构、场频率的幅值和角频率变化对场熵的影响.根据Schmidt分解定理,解析制备了光场与原子的纠缠态、光场偶数态及原子相干叠加态,获得了调控和制备上述量子态的系统参量.研究结果表明:场熵的演化受场频率变化的调制,场频率变化的幅值增大会削弱场与原子的相互作用,场熵演化的周期性与场频率变化一致|原子的运动导致了场熵演化周期加倍|在场频率变化的角频率一定的情形下,场熵演化规律与场模结构参量的奇偶性有关|无论原子运动与否,都可周期性制备场-原子的近似EPR态.     

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.     

运动纠缠双原子与二项式光场相互作用的纠缠特性

本文主要利用量子熵理论,讨论运动纠缠双原子与二项式光场的量子纠缠特性随时间的演化规律,结果表明:光场与原子纠缠度依赖于场模结构参数、光场的调节参量以及光子数.场模结构参数改变,影响纠缠周期性的变化且纠缠度随其增大而降低;当场调节参数处于中间值时,场熵呈明显周期性变化,系统纠缠度最大,退纠缠持续时间最短;光子数的改变不影响场熵演化的周期性,但是会影响周期内振荡频率和纠缠度的最大值.     

陆续通过一个双模腔的两原子之间纠缠的突然产生和调控

通过计算并发度研究了陆续通过一个双模腔的两个原子之间的纠缠动力学特性, 讨论了第一个原子的相干性以及腔场初始纠缠度对两原子之间纠缠的影响. 结果表明系统在一定条件下可以出现两原子之间纠缠突然产生现象, 两原子之间产生纠缠的最大值依赖于双模腔场初始纠缠度; 并且可以通过改变原子的振幅来控制产生纠缠的阈值时间和纠缠的最大值, 理论上提供了一种调控纠缠的方式.     

两原子与数态场相互作用系统中纠缠的调控

通过计算并发度研究了两个处于初始激发态的两能级原子与数态场相互作用系统的纠缠动力学特性,并讨论了场的光子数、原子和场的失谐量以及原子操作对并发度的影响。结果表明当不存在原子操作时,两原子之间的纠缠出现突然产生现象,并且可以通过调节光子数和原子与场的失谐量来控制产生纠缠的阈值时间和纠缠的最大值。当存在原子操作时,两原子之间的纠缠随着时间的演化可以立即产生,而且通过对经典场的操作和控制可以实现两原子之间纠缠的调控。     

Sudden birth of entanglement between two atoms successively passing a thermal cavity

We study the dynamics of entanglement of two initially separate atoms passing through a cavity one after another by employing the concurrence and negativity. The effects of the atomic coherence and mean photon number on the time evolution of atom-atom entanglement are examined when the field is initially in thermal field. We show that the phenomenon of sudden birth of entanglement occurs in some certain conditions and the threshold time for the creation of the entanglement can be controlled by the atomic coherence and mean photon number of the field. It is also shown that the entanglement between two atoms can be created even if the two atoms are initially in excited states.     

Dynamic control of the entanglement in the presence of the time-varying field

The interactions between a two-level atom and a field with a time-varying frequency have been investigated. The two typical cases, the frequency of the field varying with time in the forms of sine and rectangle, have been considered. The dynamic behavior of the atom-field entanglement is investigated numerically as function of time. A number of novel phenomena are discovered and discussed. The sine modulation of the field frequency can help to realize and stabilize the degree of the atom-field entanglement at high level. The influence of the rectangular frequency modulated field on the atom-field entanglement indicates that the entanglement is more sensitive to the detuning than the correlation between different Rabi oscillations. Not only the sine field frequency modulation but also the rectangular field frequency modulation is favorable to improve, enhance and stabilize the degree of the atom-field entanglement.     

耦合双Tavis-Cummings模型中的纠缠演化和转移特性

研究了由光纤模连接的两个Tavis-Cummings模型中纠缠演化和纠缠转移的特性。结果表明,初始两原子间的纠缠可转移为另两原子间的纠缠,在纠缠转移过程中,光纤模起到中间传递的作用。纠缠的转移与初始两原子间的纠缠、原子与腔场的耦合强度以及光纤模与腔场的耦合强度、原子与腔场的失谐量和腔场耗散有关。初始纠缠决定了另两原子间纠缠产生的大小;在原子与腔场的耦合强度一定的条件下,随着光纤模与腔场耦合强度的增强,纠缠转移的时间缩短,且产生的纠缠值增加;腔场耗散对纠缠演化的衰减影响是显著的,而失谐量的增加可以有效地抑制这一现象。在整个纠缠转移过程中,系统中其他任两子体系间的纠缠起到了桥梁的作用,实现了两量子纠缠态的远程传递和制备。     

原子在弱相干场光纤耦合腔系统中的纠缠特性

研究由两个相同的二能级原子分别处于用单模光纤耦合的两弱相干光场系统的共生纠缠特性, 通过数值计算研究了光纤模-腔模与原子-腔模的耦合强度比、弱相干光场的强度和两光场相对相位差等因素对系统纠缠演化的影响. 结果表明: 两腔中的两原子之间、两光场之间和每个腔中的原子与光场之间的纠缠随时间呈现周期或准周期性演化, 两腔场之间的纠缠与腔中的两原子的纠缠可以相互转换, 与两原子之间和两光场之间的纠缠相比, 每个腔中光场与原子之间的纠缠随时间变化的周期缩短. 光纤模-腔模与原子-腔模的耦合强度比与两腔中光场相位差对系统纠缠的影响很大, 较小的光纤模-腔模与原子-腔模的耦合强度之比可以获得较大的系统纠缠度. 关键词： 弱相干场 光纤耦合腔 耦合强度 量子纠缠     

Entanglement dynamics of two atoms successively passing a cavity

By means of concurrence, we investigate the dynamics of entanglement between two initially separate atoms in succession passing through a cavity and their interaction with a Fock state field. We then analyze the effects of the atomic coherence, photon number, and atomic motion on the time evolution of atom-atom entanglement. The results show that there can be entanglement between two separate atoms, and that the threshold time for the creation of the entanglement is controllable by the photon number, atomic motion, and field-mode structure.     

Entanglement dynamics of two distant atoms in two detuning cavities

We investigate the entanglement dynamics via the concurrence of two distant atoms interacting off-resonantly with two cavity fields in Fock states,respectively.We find that the evolution of entanglement has sudden death and sudden birth phenomena,that with the increase of photon numbers in the two cavities,the alternate frequency of sudden death and sudden birth turns fast,and that the amplitude of concurrence oscillates regularly with oscillation frequency becoming slow when the cavity fields have the same photon numbers.While,the maximum of concurrence declines and the amplitude of concurrence oscillates irregularly when the two cavity fields have different photon numbers.In addition,we find the length of death time is dependent on the initial entanglement.     

Sudden Death and Long-Lived Entanglement Between Two Atoms in a Double JC Model System

Considering a double JC model with different coupling constants, we investigate the entanglement between the two two-level atoms, and discuss dependence of the atom-atom entanglement on the different coupling constants, and the detuning between the atomic transition frequency and the cavity field frequency. The results show when Δ=δ/g is small, with the increase of the relative difference of the two atom-cavity coupling constants γ, the atom-atom entanglement periodically evolves with the amplitude slowly and periodically modulated. What’s more interesting is that long-lived entanglement between the two atoms can be obtained when atom A non-resonantly interacts with the cavity field a, and atom B has no coupling with the cavity field b. In this case, the concurrence C ^AB (t) of the two atoms evolves in form of cosine, and is invariant and equals the initial value when far off resonance. In addition, we find that the so-called entanglement sudden death can occur under appropriate conditions on the detunings and the different coupling constants for different initial atomic states.