单模光腔中N个二能级原子系统的有限温度特性和相变

本文研究单模光场中N个二能级原子Dicke模型的有限温度特性和相变. 把原子赝自旋转换为双模费米算符, 用虚时路径积分方法推导出系统的配分函数, 对作用量变分求极值得到系统的热力学平衡方程, 及原子布居数期待值和平均光子数随原子-光场耦合强度变化的解析表达式. 重点研究了在量子涨落起主导作用的低温区, 由耦合强度变化产生的从正常相到超辐射相的相变, 指出该相变遵从Landau连续相变理论, 平均光子数可作为序参数, 零值表示正常相, 大于零则为超辐射相. 在零温极限下本文的结果和量子相变理论完全符合. 另外, 本文也讨论了系统的热力学性质, 比较有限温度相变和量子相变的异同. 发现, 在强耦合区低温稳定态的光子数和平均能量都和绝对零度的值趋于一致, 而超辐射相的熵则随耦合强度的增强迅速衰减为零.     

一种新的量子态──压缩态的特性及实验研究

在经典理论中,光场可以用电磁波来描述.利用波的振幅、频率、波矢及相位,我们可以讨论光在介质中的传播、光与物质的相互作用以及非线性光学效应等.但是,当涉及到光场的,光子统计、光子反束聚以及涨落等问题时[1],光场的经典理论就显得不够了,必须借助于光场的量子描述.在这种描述中,人们引人光子湮没算符符　及产生算符　,由此讨论量子涨落等一系列问题. 由量子理论可知,任何一对满足关系式的物理量,是一对共轭量.根据海森堡测不准原理,它们的方均涨落之积必须大于或等于某个常数,即光子湮没算符 的实部x1及虚部x2也是一对共轭量,它们分别…     

Al原子K壳层光电离的理论研究

基于多组态Dirac-Fock理论方法及其相应的GRASP2K和修改后的RATIP2012程序包,计算了极化光子入射Al原子K壳层光电离截面,并利用最新发展的RPI-E计算程序研究了K壳层光电子角分布,重点讨论了辐射场的非偶极项对光电离截面和光电子角分布的影响.结果表明,在入射光子5000 e V能量范围内,辐射场的非偶极效应对光电离总截面的影响可以忽略不计.随着入射光子能量的增加,辐射场的非偶极效应对光电子角分布的影响越来越大,入射光子能量在5000 eV,一级非偶极参数γ的数值达到1.5.     

有限维q非谐振子广义相干态振幅N次方压缩

利用Zhang等人提出的单模辐射场的振幅N次方压缩理论,研究了有限维希尔伯特空间中单参数q变形非简谐振子广义相干态的振幅N次方压缩效应.结果发现:该量子光场的确存在场的振幅N次方压缩效应,其压缩条件分别与相位角Φ、维度参数s、压缩幂次N、平均光子数的方根r和变形参数q相关;这一结果与无限维希尔伯特空间单参数q变形广义相干态的情形截然不同.     

多光子J C模型中频率随时间变化场的压缩效应

利用多光子J C模型,考虑场频率随时间以正弦函数形式作小量变化,在旋波近似下,研究了二能级原子通过多光子跃迁与单模辐射场相互作用系统中场的压缩效应.利用数值计算方法讨论了场频率变化的幅值和角频率、以及光场强度对场压缩效应的影响.结果表明：随场频率变化的幅值增大,场压缩效应增强;随光场初始平均光子数的增加,场压缩效应减弱.场正交分量的均方涨落随时间的演化受场频率随时间正弦函数形式变化的调制,场频率变化的幅值越大调制作用越强.     

耗散腔中两二能级原子态的自旋压缩,量子Fisher信息和最大自旋涨落

在能量耗散腔中,原子用泡利算符描述,光场用相干态描述,运用密度矩阵理论,得到了两二能级原子密度矩阵元的演化规律,分析了与单模辐射场作用过程中原子态的自旋压缩、量子Fisher信息和最大自旋涨落.结果表明:自旋压缩,大于 的最大自旋涨落可以作为量子纠缠的充分必要判据.自旋压缩, 大于 的最大自旋涨落和量子纠缠,它们互相等价.大于1的Fisher信息与它们之间没有等价关系,但可以作为自旋压缩和量子纠缠的充分判据.     

相位差与q变形广义相干叠加态的压缩特性

对于q变形的非简谐振子广义相干态的叠加态β〉+eiφβeiδ〉,其量子涨落的可能高阶压缩阶数可以表示为k≠2πn/δ,这里n是整数.当δ=π时,压缩阶数不能是偶数即只能是奇数,这正是q变形非简谐振子广义奇偶相干态的结果.由此表明参数相位差δ对决定q变形的非简谐振子广义相干态叠加态的高阶压缩阶数起决定性作用.     

耗散腔中两二能级原子态的自旋压缩量子Fisher信息和最大自旋涨落

在能量耗散腔中,原子用泡利算符描述,光场用相干态描述,运用密度矩阵理论,得到了两二能级原子密度矩阵元的演化规律,分析了与单模辐射场作用过程中原子态的自旋压缩、量子Fisher信息和最大自旋涨落.结果表明:自旋压缩,大于1/2的最大自旋涨落可以作为量子纠缠的充分必要判据.自旋压缩,大于1/2的最大自旋涨落和量子纠缠,它们互相等价.大于1的Fisher信息与它们之间没有等价关系,但可以作为自旋压缩和量子纠缠的充分判据.     

磁场中三维各向异性谐振子哈密顿量的对角化

当三维各向异性谐振子处在一个任意方向的磁场中后,谐振子之间出现耦合.这些耦合谐振子的海森伯运动方程能够写成类似于薛定谔方程的形式.通过一定的变换可以使海森伯运动方程解耦合,利用这些结果也可以使哈密顿量对角化,进而得到系统的能量本征值和体系的本征态.同时给出了坐标和动量的矩阵元以及量子涨落.     

二维旋转简谐振子势的讨论

以二维旋转简谐振子势为例分析了在BEC中经常用到的旋转势,分析了哈密顿量的表达式,给出了波函数和能量本征值,并注意到了二维旋转简谐振子势与带电粒子在磁场中的情形具有相近的形式.     

对热力学处理光子气体粒子数的一个注记

在热力学中,固定体积和温度的封闭系中的均匀光子气体具有如下性质:对平衡时的粒子数取确定值,非平衡时的粒子数变化.前者的化学势为零,后者的化学势非零.     

交流斯塔克效应对简并喇曼过程场振幅N次方压缩的影响

用改进型有效哈密顿量方法研究简并喇曼过程中辐射场的振幅N次方压缩。发现如果场初始处于相干态,则它以后不会获得任何次方的压缩。如果场初始处于压缩真空态,则它以后可获N次方压缩。讨论了场涨落对次幂N、初场平均光子数n和压缩角ξ的依赖关系。     

爱因斯坦固体模型中的化学势疑难及其解决

一般而言,固体系统具有单一的自由能和其它热力学函数,但是有两个化学势,一个来自振子一个来自声子,前者非零而后者为零.爱因斯坦利用的是玻尔兹曼统计,发现固体原子的单个振动的配分函数可以解释成为单一频率声子气体的配分函数,其中声子的化学势为零,但是固体原子的化学势却不能解释成为声子的化学势.本文采用微正则系综,同时给出了固体原子和声子的化学势.     

边界振动的微腔中薛定谔猫态的产生

采用全量子理论,考虑了边界振动的微腔(振动边界视作频率为ωm的量子谐振子)与单模辐射场构成的系统,在薛定谔绘景中,给出了系统的时间演化算符,得到了系统的态函数随时间的演化关系.结果表明,当振动边界回到初态时的腔场态能给出许多与已有文献不同的薛定谔猫态,且通过调整单模辐射场的频率可以选择想要的薛定谔猫态.     

臭氧分子在激光场中的多光子激发

采用二次量子化方法和酉变换讨论了O3 分子在激光场中的多光子激发 .推导出了O3 分子的振动Hamiltonian算子、从基态到各激发态的跃迁几率公式 ,以及O3 分子从激光场中吸收的光子数公式 ,并分析了计算结果 .这包括对O3 分子伸缩振动能谱的计算及与实验结果的比较 ,跃迁几率随外场频率的变化、随时间的变化 ,以及O3 分子在辐射场中的能量吸收情况 (取光场强度为 5× 10 -2 W /cm2 ) .建立讨论所有具有C2v对称分子从基态到第四激发态以下各态多光子激发问题的模型     

隧穿量子点分子模型与光场相互作用系统中光场的相位特性

应用Pegg-Barnett相位理论,研究了隧穿量子点分子模型与光场相互作用系统中光场的相位特性,着重分析了光场的相位概率分布及相位涨落,并讨论了平均光子数和失谐量以及时间对相位概率分布的影响．结果发现：光场相位概率分布在零附近的概率分布最大,且涨落最小,而其它范围内概率分布小且容易振荡,适当调节平均光子数和时间,能使相位概率分布由单峰结构向对称的三峰高斯分布转化,且能调节峰值的大小．     

原子在单色辐射作用下长时间内的行为研究

建立了原子在单色辐射作用下的模型，用微扰理论方法求解出原子处于两能级的几率.讨论了原子在单色辐射作用下长时间内的行为，得到了原子因辐射场的影响而变化的速率比能级的衰减速率大的情况下，原子在两能级间振荡，原子和辐射场相互作用越强，辐射场能够与原子发生作用的频率区间越宽,而且原子在单色光长时间辐射作用下高、低能级跃迁的速率不随时间而改变的结论.     

近独立子系系统的统计规律(四)——巨正则分布函数

根据吉布斯系综理论导出了由任意数目刚性粒子构成的力学系统的巨正则分布函数、化学势及粒子数和能量涨落公式.并介绍了刚球模型下,对二维和三维近独立子系系统巨正则分布的计算机模拟,结果与理论完全一致.     

温度对超导光子晶体光子能带的影响

建立了二维超导光子晶体的物理模型,在超导二流体模型并考虑原子作非简谐振动情况下,用平面波展开法求出超导光子晶体的光子能带满足的方程.以YBaCuO超导光子晶体为例,探讨温度对它的光子能带结构的影响.结果表明：二维超导光子晶体在低温时具有较宽的禁带,且禁带宽度随温度的升高而变小.     

温度对超导光子晶体光子能带的影响

建立了二维超导光子晶体的物理模型,在超导二流体模型并考虑原子作非简谐振动情况下,用平面波展开法求出超导光子晶体的光子能带满足的方程.以YBaCuO超导光子晶体为例,探讨温度对它的光子能带结构的影响.结果表明:二维超导光子晶体在低温时具有较宽的禁带,且禁带宽度随温度的升高而变小.