级联型三能级原子与单模光场耦合系统中的场量子特性

利用J-C模型,采用数值计算方法研究了相干态光场与级联型三能级原子相互作用过程中场的压缩效应和反聚束效应。讨论了选择原子测量对相干态光场与级联型三能级原子相互作用过程中场压缩效应和反聚束效应的影响。     

远程控制光场的量子统计性质

考虑双模纠缠相干光场,将其中一束光场注入腔中与一个二能级原子发生共振相互作用,总系统在腔量子电动力学演化过程中,对原子作选择性的测量,通过操纵参加相互作用的时间以及选择适当的光场参量可控制未参加相互作用光场的量子统计性质,在一定条件下可产生反聚束、压缩态等非经典光场,并且通过适当的控制和调整这些参量可以改变未参加相互作用光场的反聚束和压缩特性的强弱。这样,通过利用腔与原子之间简单的共振相互作用和相干光场之间的纠缠关联,实现了远程的、无直接量子测量的控制或改变相干光场的非经典性质这一目的。     

远程操纵光场的非经典性质

考虑双模纠缠相干光场，在其中一束光场中注入一个二能级原子（处于基态和激发态线性叠加态），参与腔QED演化之后，对原子作选择性的测量，通过操纵参数的变化范围，可实现对光场非经典性质的控制。我们经过研究发现：如果对相互作用的时间t以及参与相互作用的相干光场的参数｜β｜实行一定的操纵，对于未参与相互作用的光场｜α｜，我们可以控制改变它的反聚束效应（光子数的亚泊松分布）、压缩效应等一系列的非经典性质，如果选取合适的参数和一定的演化时间，我们可以使原来的相干态光场变为反聚束光场、压缩光场等一系列非经典光场。也就是说，我们通过利用相干光场之间的纠缠关联实现了远程操纵光场的非经典性质这一目的。这一研究结果对于连续变量的量子控制和量子通信具有一定的实际应用价值。     

非线性相干态光场与二能级原子相互作用的量子特性

借助于数值计算方法, 研究了非线性相干态光场与一个二能级原子相互作用过程中原子的布局反转、 光子的反聚束效应以及光场振幅平方压缩的时间演化特性, 并讨论了光场参量α、原子的初始状态以及非线性相 干态Lamb-Dicke参数η对该相互作用系统量子特性的影响.     

反Tavis-Cummings模型中纠缠原子布居的时间演化

利用反Tavis-Cummings模型研究了初始处于纠缠态的两个全同二能级原子与单模二项式光场的相互作用.在强经典驱动和大失谐的情况下,原子与光场的相互作用可以转化为有效的Tavis-Cummings模型和反Tavis-Cummings模型.主要是研究了反Tavis-Cummings模型下纠缠原子布居的时间演化.结果表明,纠缠原子布居的时间演化和光场的强度以及光场的初始状态有关.     

Kerr效应和虚光场对三能级原子-场系统光子反聚束效应的影响

研究Kerr介质中,非旋波近似下,一个级联型三能级原子与光场相互作用的二阶相干度的时间演化,讨论了Kerr效应和虚光场效应对场的光子反聚束效应的影响.结果表明,虚光场的影响使系统出现量子噪声;而Kerr介质常量x、共振频率ω的增大及原子-场耦合系数g的减小都将降低原子对激发场的吸收效率,削弱受激辐射场的光子反聚束效应,其中以g的变化对系统的影响最为明显. 关键词： 非旋波近似 Kerr效应 反聚束     

纠缠双原子和相干光场作用的光子统计非经典特性

采用数值计算法研究了纠缠双原子和相干光场相互作用中辐射光场光子数分布的演化特性。结果表明,通过和纠缠双原子的相互作用,使得不具有反聚束效应和光子亚泊松分布的相干光场获得了非经典特性。并且初始双原子间的纠缠强度越大,辐射光场的非经典性质越强,说明可以通过选择初始原子状态制备非经典辐射光场。     

原子空间分布对光子反聚束效应的影响

在Ｒａｍａｎ－Ｎａｔｈ近似下，我们讨论了二能级原子波包与腔内驻波场的相互作用，数值积分结果表明，原子的波包宽度对光子反聚束效应有重要影响，波包宽度的增加易使光场表现为反聚束效应。     

薛定谔猫态光场与二能级原子相互作用系统的量子特性

在非旋波近似下,通过采用相干态正交化展开的方法,研究了薛定谔猫态光场与二能级原子相互作用系统中,原子的布局数和光场的反聚束效应,并与旋波近似下的结果进行了对比.在旋波近似与非旋波近似下,讨论了初始光场强度、相干态间的相位角以及失谐量对原子布局数和光场反聚束效应的影响;在非旋波近似下,讨论了强弱耦合情况下光场的反聚束效应.研究结果表明:旋波近似与非旋波近似下,原子的布局数随着初始光场强度的不同,表现出不同的特性;当初始光场强度较小时,旋波近似与非旋波近似下,原子的布局数表现出相同的特性;随着初始光场强度的增大,旋波近似下,原子的布局数将表现出坍塌现象.耦合强度较大时,光场的聚束与反聚束效应在非旋波近似与旋波近似下有较大的区别;非旋波近似下,随着初始光场强度的增大,光场一直处于聚束效应状态;而旋波近似下,光场的聚束效应与反聚束效应交替出现.     

多光子反Jaynes-Cummings模型中混合态二能级原子的粒子数反转特性

利用多光子反Jaynes-Cummings模型研究了单模相干光场与混合态二能级原子相互作用时,二能级原子的粒子数反转特性.讨论了相干光场的平均光子数、跃迁光子数以及原子初始态的混合度等参量对粒子数反转的影响.结果表明：二能级原子的粒子数反转有周期性的崩塌和回复现象. 相干光场平均光子数和跃迁光子数的增加会改变原子的回复周期和崩塌的衰减时间;随相干光场平均光子数的增加粒子数反转的振荡频率增大;随着混合度的减少回复的周期性和崩塌的衰减时间不发生变化但粒子数反转的振荡幅度增大.     

原子偶极压缩的相干控制和Cauchy-Schwarz不等式的破坏

通过研究孤立二能级原子与双模纠缠相干光场的相互作用,分析了体系中原子偶极压缩量子效应的时间演化规律.体系中作用场模的性质决定了原子偶极压缩程度;同时定义了体系的Cauchy-Schwarz不等式破坏参数ΔV,研究了不同条件下参数ΔV的时间演化特性,Cauchy-Schwarz不等式破坏程度和体系中所具有的非经典特性是一致的;即可以通过调控相干场参数来远程控制体系中的非经典特性. 关键词： 量子光学 双模纠缠相干态 偶极压缩效应 Cauchy-Schwarz 不等式     

Preparation and control of entangled states in the two-mode coherent fields interacting with a moving atom via two-photon process

We investigate the preparation and the control of entangled states in a system with the two-mode coherent fields interacting with a moving two-level atom via the two-photon transition. We discuss entanglement properties between the two-mode coherent fields and a moving two-level atom by using the quantum reduced entropy, and those between the two-mode coherent fields by using the quantum relative entropy. In addition, we examine the influences of the atomic motion and field-mode structure parameter $p$ on the quantum entanglement of the system. Our results show that the period and the duration of the prepared maximal atom-field entangled states and the frequency of maximal two-mode field entangled states can be controlled, and that a sustained entangled state of the two-mode field, which is independent of atomic motion and the evolution time, can be obtained, by choosing appropriately the parameters of atomic motion, field-mode structure, initial state and interaction time of the system.     

W态纠缠实现双腔远程控制原子的非经典特性

考虑将双模纠缠相干光场的两模场同时分别注入两个腔中,初态处于W态的三体纠缠二能级原子中的两个分别在这两个腔内,并且都与光场发生共振相互作用,经腔QED演化之后,对纠缠相干光场进行光子探测和对纠缠原子进行选择性测量,通过操纵相互作用的时间和光场的参数可控制W态中处于腔外的第三个原子的非经典效应,如粒子数布居差的崩塌一回复现象和偶极压缩现象,从而实现了更强地远程控制原子的非经典特性.     

利用两能级原子与腔场的相互作用转移纠缠

分析了大失谐情况下一个两能级原子和相干态腔场相互作用的特点;讨论了利用两能级原子和相干态腔场相互作用制备纠缠相干态的方法;提出了一个关于纠缠相干态的纠缠转移的方案。在这个纠缠转移的方案里,通讯伙伴之间使用的量子信道是由两个振幅相同位相相反的相干态构成的纠缠态。通过使用两能级原子和腔肠相干态的相互作用和两模正交态测量并在经典信息的帮助下完成了三个通讯伙伴之间的纠缠转移。随着近来腔量子电动力学技术的发展,这个方案是能够被实行的。     

Generation of cluster states for cavity fields

This paper proposes an alternative scheme for generating cluster-type of entangled coherent states. This scheme is based on resonant interaction of a two-mode cavity with a two-level atom driven by strong classical fields. Thus the required interaction time is greatly shortened, which is very important in view of decoherence.     

Generation of multipartite entangled states by cavity QED

We propose the methods of generating multipartite entanglement by considering the interaction of a system of N two-level atoms in M cavities of high quality factor with a strong classical driving field. It is shown that, with the cavity detuning, the applied driving field detuning and vacuum Rabi coupling, we can produce an entangled coherent state in two single-mode cavities and generate the entangled coherent cluster states in two bimodal vacuum cavities. Tuning these parameters also allows us to acquire the anti-Jaynes-Cummings （AJC） interaction, with which we can generate the maximally two-photon entangled states, and the two-atom and the two-photon entangled cluster states.     

Cross correlation between the two modes in two-photon Jaynes-Cummings model in the presence of a classical homogeneous gravitational field

The temporal evolution of both the atomic population inversion of an effective two-level atom and the cross correlation between the two modes in two-photon Jaynes-Cummings model in the presence of a classical homogeneous gravitational field are investigated. To analyse the dynamical evolution of the atom-radiation system a quantum treatment of the internal and external dynamics of the atom is presented based on an alternative su(2) dynamical algebraic structure. By solving the Schr?dinger equation in the interaction picture, the evolving state of the system is found by which the influence of the gravitational field on the dynamical behavior of both the atomic population inversion of an effective two-level atom and the cross correlation between the two modes of the radiation field are explored. Assuming that initially the radiation field is prepared in the coherent state for each mode and an effective two-level atom is in a coherent superposition of the excited and ground states, the influence of gravity on both the atomic population inversion of an effective two-level atom and the cross correlation between the two modes of the radiation field are studied.     

两纠缠原子与相干态光场相互作用过程中光场的量子特性

采用时间演化算符和数值计算方法,研究了两全同二能级纠缠原子与相干态光场相互作用过程中光场的量子特性,结果表明:两原子初始纠缠度和相干态光场强度对系统光场的二阶相干性质和压缩效应有很大的影响.