双模SU(2)相干态场与一个Λ型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质

采用全量子理论和数值计算方法, 研究了初始处于SU(2)相干态的双模腔场与一个Λ型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质,讨论了在没有对原子进行态选择测量、 直接对原子进行态选择测量和应用经典微波场并对原子进行态选择测量的三种情况下,两个腔模总光子数、配分参量和耦合系数对光场非经典性质的影响.结果表明,增加两个腔模的总光子数M或对原子进行态选择测量,双模差压缩明显增强;减小配分参量和应用经典场并对原子进行态选择测量,a模光子的亚Poisson统计分布的平均程度变浅,而b模变深;两模间的反相关特征保持不变,增加M或直接对原子进行态选择测量,反相关平均程度变浅;直接对原子进行态选择测量,违背Cauchy-Schwartz不等式.     

双模SU(2)相干态场与一个A型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质

采用全量子理论和数值计算方法,研究了初始处于SU(2)相干态的双模腔场与一个A型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质,讨论了在没有对原子进行态选择测量、直接对原子进行态选择测量和应用经典微波场并对原子进行态选择测量的三种情况下,两个腔模总光子数、配分参量和耦合系数对光场非经典性质的影响.结果表明,增加两个腔模的总光子数M或对原子进行态选择测量,双模差压缩明显增强;减小配分参量和应用经典场并对原子进行态选择测量,α模光子的亚Poisson统计分布的平均程度变浅,而b模变深;两模间的反相关特征保持不变,增加M或直接对原子进行态选择测量,反相关平均程度变浅;直接对原子进行态选择测量,违背CauchySchwartz不等式.

Abstract：

Nonclassical properties of a two-mode field initially in an SU(2)coherent state resonantly interacting with a threelevel A-type atom are investigated by means of the quantum theory and numerical calculations.The dependence of the nonclassical properties on the total photon number of the two-mode,the partition parameter and the coupling constant is discussed for three cases:(1)no state-selective atomic measurement;(2)direct state-selective atomic measurement;and (3)state-selective atomic measurement after the application of a classical field.The results indicate that when the total photon number of the two-mode is increased or the state-selective measurement is performed on the atom,the difference squeezing of two-mode is distinctly enhanced;and when the partition parameter is decreased or the state-selective measurement is performed on the atom after the application of a classical field,the average intensity of the sub-Poisson statistic distribution of mode a is reduced and that of mode b is enhanced;when the total photon number of the two modes is increased or the direct state-selective measurement is performed on the atom,the anti-correlation character between the two modes is preserved,but the average intensity of the anti-correlation is reduced;and when the direct state-selective measurement is performed on the atom,the Cauchy-Schwartz inequality is violated.     

对双模反关联光场非经典特性的远程控制

考虑初始处于纠缠态的两个V型三能级原子之一注入腔场中,并且与初始处于SU(2)相干态的双模场发生共振相互作用的情况。采用数值计算方法研究了双模关联场的非经典特性。讨论了对腔外原子选择性测量、双模总光子数和配分参量对双模关联场的差压缩、柯西-施瓦茨(Cauchy-Schwarz)不等式、模间相干性以及光子亚泊松(sub-Poisson)分布的影响。研究结果表明:对腔外原子的选择性测量或增加两模的总光子数,a模的差压缩和光子sub-Poisson分布都明显地增强,但两模之间的反相关明显地减弱。     

双模腔场与一个V型三能级原子共振相互作用的量子统计性质

采用全量子理论和数值计算方法,研究了初始处于相干态的双模腔场与一个V型三能级原子共振相互作用的量子统计性质,讨论了在没有对原子进行态选择性测量、直接对原子进行态选择性测量和应用经典微波场并对原子进行态选择性测量的三种情况下,腔模平均光子数、耦合系数及相互作用时间对亚泊松统计、模间相干性、光子聚束反聚束效应和违背Cauchy-Schwarz不等式的影响。结果表明:对原子进行态选择性测量后,亚泊松统计特性明显地增强、模间反相关性明显地减弱、Cauchy-Schwarz不等式总是被违背;两个腔模平均光子数差比较大时,对原子进行态选择性测量后,a模腔场总是呈现反聚束效应。     

利用原子-腔场的拉曼相互作用制备双模SU(2)薛定谔猫态

利用一个参量频率转换过程,在腔中制备双模ＳＵ（２）相干态,然后注入一个与腔场的一个个模发生拉曼相互作用的Ａ型三能级原子,通过原子－腔场相互作用生成腔场－原子纠缠,通过对原子进行选择性测量,腔场－原子纠缠态将塌缩到纯态,即双模ＳＵ（２）薛定谔猫态。     

类Kerr介质中双模SU(1,1)相干态场与Λ型三能级原子相互作用的量子统计性质

导出了类Kerr介质中双模SU(1,1)相干态场与Λ型三能级原子相互作用系统的态函数,研究了Kerr效应对Λ型三能级原子布居概率、双模SU(1,1)相干态场的互关联函数、Cauchy-Schwartz不等式及二阶相干度的影响.结果表明:Kerr效应使原子与光场的耦合减弱,原子布居的崩塌与复苏的周期缩短;在初始光场较弱和较强两种情况下,类Kerr介质对双模SU(1,1)相干态场两模间的相关性、相关程度以及光子的聚束与反聚束效应产生的作用有明显的区别.     

双模SU(1,1)相干态光场与V型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统的量子性质

研究了双模SU(1,1)相干态光场与V型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)相互作用系统中光场的量子相关性质、振幅平方压缩效应和原子激光压缩效应。结果表明,双模SU(1,1)相干态光场各模的二阶相干度不随时间变化,光场各模光子是反聚束的,呈现非经典效应,光场两模相关性是非经典相关。光场具有周期性的振幅平方压缩效应,讨论了光场相关参数和原子相关参数对压缩深度、压缩频率的影响。双模原子激光不易压缩,压缩深度取决于光场初态。     

双模腔场与一个V型三能级原子共振相互作用的压缩特性

采用全量子理论和数值计算方法,研究了初始处于相干态的双模腔场与一个V型三能级原子共振相互作用的压缩特性,讨论了在没有对原子进行态选择测量、直接对原子进行态选择测量和应用经典微波场并对原子进行态选择测量的三种情况下,腔模平均光子数、耦合系数以及相互作用时间对压缩特性的影响。证明了压缩随着两个腔模光子数的增加而增加,而且通过对原子进行态选择性测量可以使压缩大大地增强,即使少光子数也一样。综合所有情形,发现最大压缩可以接近75%。     

利用原子与SU(2)相干态腔场的Raman相互作用制备原子纠缠态

利用一个参量频率转换过程,在腔中制备双模SU(2)相干态,然后注入一系列全同的Λ型三能级原子,这些原子与腔场的一个模发生拉曼相互作用,通过系列原子-腔场相互作用生成腔场-原子纠缠态,通过对腔场进行选择性测量,可获得多种形式多原子纠缠态.     

制备奇偶SU(2)相干态腔场纠缠态

利用一个参量频率转换过程，在腔中制备双模SU(2)相干态，然后在一系列全同的SU(2)相干态腔场注入一个A型三能级原子，使之与腔场的一个模发生拉曼相互作用，通过系列原子一腔场相互作用生成腔场一原子纠缠态，通过对原子进行选择性测量，可获得奇偶SU(2)相干态腔场纠缠态。     

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.     

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。     

加光子双模SU（2）相干光场的制备及其与∧型三能级原子相互作用的性质

提出了通过对分束器的条件输出测量制备加光子双模SU（2）相干光场的方案，并研究了∧型三能级原子与此双模光场相互作用系统中，加光子对原子布居概率及光场非经典性质的影响。结果表明，原子粒子布居概率发生改变，光场一模的光子数统计趋向于亚泊松分布，另一模趋向于超泊松分布，光场两模间相关度增大，非经典相关程度增强。     

依赖强度耦合的级联三能级原子系统中双模压缩真空初态场的非经典性质

运用全量子理论研究了依赖强度耦合的级联三能级原子系统中双模压缩真空初态场的压缩及量子统计性质,并讨论了初始光场的压缩参量以及原子—光场单光子失谐量对光场非经典性质的影响.     

加光子双模SU(2)相干光场的制备及其与Λ型三能级原子相互作用的性质

提出了通过对分束器的条件输出测量制备加光子双模SU(2 )相干光场的方案 ,并研究了Λ型三能级原子与此双模光场相互作用系统中 ,加光子对原子布居概率及光场非经典性质的影响。结果表明 ,原子粒子布居概率发生改变 ,光场一模的光子数统计趋向于亚泊松分布 ,另一模趋向于超泊松分布 ,光场两模间相关度增大 ,非经典相关程度增强。     

Λ型三能级原子与对相干态光场共振作用中的非经典性质

研究了对相干态光场与一个Λ型三能级原子的共振相互作用中的各种非经典性质,例如光场的反群聚效应,Cauchy-Schwart不等式违背,光场的双模压缩性质等,并发现这些非经典性质在对原子态进行测量后将得到增强.     

利用Raman相互作用构造类可控非门

利用一个参量频率转换过程,在腔中制备双模SU(2)相干态,然后注入A型三能级原子,使之与腔场的一个模发生Raman相互作用,生成腔场-原子纠缠态,通过对原子进行选择性测量,可获得奇偶SU(2)相干态.我们分别将原子能级和奇偶相干态编者按码为目标量子比特和控制量子比特,利用Raman相互作用可构造出类可控非门.     

类Kerr介质中双模SU(1,1)相干态场与Λ型三能级原子相互作用的量子统计性质

导出了类Kerr介质中双模SU(1,1)相干态场与Λ型三能级原子相互作用系统的态函数,研究了Kerr效应对Λ型三能级原子布居概率、双模SU(1,1)相干态场的互关联函数、Cauchy-Schwartz不等式及二阶相干度的影响.结果表明:Kerr效应使原子与光场的耦合减弱,原子布居的崩塌与复苏的周期缩短;在初始光场较弱和较强两种情况下,类Kerr介质对双模SU(1,1)相干态场两模间的相关性、相关程度以及光子的聚束与反聚束效应产生的作用有明显的区别.     

非等同两原子与双模叠加态腔场的拉曼相互作用

研究了处于双模腔中的两个非等同二能级原子与叠加态光场的拉曼相互作用,推导出了两模光场均处于光子数态和任意叠加态时腔场谱的计算公式,给出了两模初始场为相干态和压缩真空态时谱结构的数值结果,讨论了相对耦合常数R=g2/g1和初始场强对腔场谱的影响.发现腔场谱结构不仅与初始场强有关,还随初始场光子数分布的变化而改变.     

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。