两二能级原子在共同环境下的量子关联动力学

通过精确求解带有偶极-偶极相互作用的两个二能级原子与一个共同热库相互作用模型, 得到了两原子间量子纠缠和量子失谐(quantum discord)的解析表达式. 综合考虑了环境的非马尔可夫效应、原子间的偶极-偶极相互作用以及原子的本征频率同腔模中心频率之间的失谐量对两原子间量子纠缠和quantum discord的影响. 研究显示: 在非马尔可夫机制下, 且原子的本征频率与腔模中心频率是共振时, 当两原子初态处于纠缠态时, 原子间偶极-偶极相互作用可以显著抑制包括量子纠缠和quantum discord等量子关联的衰减, 更特别的是, 如果原子的本征频率同腔模中心频率有一定的失谐时, 利用原子间偶极-偶极相互作用可大大地延长两原子退纠缠的时间; 当两原子初态处于可分离态时, 从短时间来看, 原子间偶极-偶极相互作用可以提高量子纠缠和quantum discord振荡的振幅,而在长时间极限下, 原子间偶极-偶极相互作用不会改变量子纠缠和quantum discord达到的稳定值. 最后, 讨论了原子间偶极-偶极相互作用对量子纠缠和quantum discord动力学不同的影响. 关键词： 量子纠缠 量子失谐 共同环境 偶极-偶极相互作用     

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。     

利用双光子过程实现量子信息转移

提出了一个利用耦合双原子同时与大失谐的双光子Jaynes-Cummings模相互作用实现量子信息转移的方案.通过控制原子与腔场的相互作用时间及量子位的旋转操作角,可以实现原子与原子之间及原子与腔场之间的量子信息转移,而包含在欲转移量子态上的信息可被完全擦除. 关键词： 二能级原子 双光子Janeys-Cummings 模型 量子信息转移 偶极-偶极相互作用     

弱相干场原子-腔-光纤系统中的量子失协

采用几何量子失协度量两个子系统间的关联,利用数值计算方法研究了原子-腔-光纤复合系统中两个原子之间和两个腔场之间的几何量子失协.讨论了腔场与光纤模间的耦合系数和弱相干场强度变化对几何量子失协的影响.研究结果表明:两原子之间和两腔场之间的几何量子失协均随时间作周期性演化,其演化频率随腔场与光纤模间的耦合系数增大而增大.另一方面,随弱相干场强度增大,两原子间和两腔场间的几何量子失协增大.这表明随弱相干场强度增大两原子间或两腔场间的关联增强.     

共同环境中三原子间纠缠演化特性研究

研究了三个二能级原子与共同热库发生相互作用的系统纠缠动力学演化. 采用三体负本征值来描述系统间纠缠, 通过数值计算分析了初始状态和原子间偶极-偶极相互作用对系统间纠缠演化的影响. 结果表明, 初始状态的原子相位可以控制量子干涉现象; 长时间演化下原子的激发态布居出现俘获现象; 通过调节偶极-偶极相互作用强度, 可以提升三原子间纠缠.     

用腔场QED技术实现量子信息转移

提出了一种量子信息转移方案,它是基于两个耦合的二能级原子同时与单模腔场发生大失谐相互作用实现的.通过控制腔场与双原子的相互作用时间,量子信息可以从一个原子转移到另一个原子,或从单模腔场转移到双原子纠缠态上,而包含在欲转移量子态上的信息被完全檫除. 关键词： 大失谐Jaynes Cummings模型 量子信息转移 偶极 偶极相互作用     

单Tavis-Cummings模型中量子关联动力学演化特性及其在量子通信中的应用

本文研究了单Tavis-Cummings模型中两个全同二能级原子与单模光腔发生相互作用时两个原子之间的各种量子关联演化特性,并讨论了该模型中稠密编码和隐形传态的实现。讨论初始态纯度、纠缠度、腔内光子数和腔与原子之间的耦合常数对量子纠缠、量子失协和几何量子失协动力学演化特性的影响并分析出实现稠密编码和量子隐形传态所需最佳参数。结果表明:初始态纯度r和初始纠缠度a对以上三种量子关联有积极作用;随着腔与原子之间的耦合常数g和腔内光子数n的增大,量子关联振荡频率加快,同时量子纠缠死亡时间缩短,而此时量子失协、几何量子失协则仍保持非零。这表明量子失协、几何量子失协相比纠缠更具有优越性。     

Tavis-Cummings模型中两纠缠原子纠缠的演化特性

研究了两个纠缠的两能级原子与单模粒子数场进行相互作用系统中两原子的纠缠演化.结果表明：两个原子之间的纠缠呈现出周期性的演化特性，初始两原子的状态、原子之间的偶极相互作用和粒子数场对腔中两个原子的纠缠有着显著的影响.发现适当选择原子的初态，两原子会永远处于最大纠缠态. 关键词： 量子纠缠 偶极-偶极相互作用 部分转置矩阵负本征值 纠缠原子     

纠缠态原子与压缩真空场Raman 相互作用的量子信息保真度

利用全量子理论和数值计算方法研究了两个全同的纠缠二能级原子与压缩真空场Raman相互作用的量子信息保真度.结果表明,系统、原子和场的保真度随初始光场的压缩参数的增加而急剧减小,且与两原子体系的纠缠度和原子间偶极-偶极相互作用强度相关联.     

Tavis-Cummings模型中原子间偶极作用对光场性质的影响

研究了与单模真空场作用的Tavis-Cummings模型中,原子间偶极－偶极相互作用对辐射光的平均光子数、光子的反聚束效应及光场压缩性质的影响。     

Creation of quantum correlations via the initial classical-mixed states

Using the pseudomode method, we theoretically analyze the creation of quantum correlations between two two-level dipole-dipole interacting atoms coupled with a common structured reservoir with different coupling strengths. Considering certain classes of initial separable-mixed states, we demonstrate that the sudden birth of atomic entanglement as well as the generation of stationary quantum correlations occur. Our results also suggest a possible way to control the occurrence time of entanglement sudden birth and the stationary value of quantum correlations by modifying the initial conditions of states, the dipole-dipole interaction, and the relative coupling strength. These results are helpful for the experimental engineering of entanglement and quantum correlations.     

量子关联与原子间相互作用距离关系的研究

本文将两个二能级原子注入一个腔中,用共生纠缠的方法来度量两原子之间的纠缠并推出它们之间的量子失协,还给出了原子与环境之间的共生纠缠与量子失协的计算公式,讨论了原子自发衰变率的变化对量子纠缠及失协的影响,及不同的初始状态情况下,纠缠及失协随原子距离的演化情况。结果表明：原子自发衰变率减小,原子与环境之间的量子纠缠及失协增加;选择不同的初态,可以控制原子间出现纠缠死亡的现象或量子失协为零的状态。     

量子关联与原子间相互作用距离关系的研究

本文将两个二能级原子注入一个腔中,用共生纠缠的方法来度量两原子之间的纠缠并推出它们之间的量子失协,还给出了原子与环境之间的共生纠缠与量子失协的计算公式,讨论了原子自发衰变率的变化对量子纠缠及失协的影响,及不同的初始状态情况下,纠缠及失协随原子距离的演化情况。结果表明：原子自发衰变率减小,原子与环境之间的量子纠缠及失协增加;选择不同的初态,可以控制原子间出现纠缠死亡的现象或量子失协为零的状态。     

量子关联与原子间相互作用距离关系的研究

本文将两个二能级原子注入一个腔中,用共生纠缠的方法来度量两原子之间的纠缠并推出它们之间的量子失协,还给出了原子与环境之间的共生纠缠与量子失协的计算公式,讨论了原子自发衰变率的变化对量子纠缠及失协的影响,及不同的初始状态情况下,纠缠及失协随原子距离的演化情况.结果表明:原子自发衰变率减小,原子与环境之间的量子纠缠及失协增加;选择不同的初态,可以控制原子间出现纠缠死亡的现象或量子失协为零的状态.     

Quantum correlations dynamics of three-qubit states coupled to an XY spin chain: Role of coupling strengths

We investigate the prominent impacts of coupling strengths on the evolution of entanglement and quantum discord for a three-qubit system coupled to an XY spin-chain environment. In the case of a pure W state, more robust, even larger nonzero quantum correlations can be obtained by tailoring the coupling strengths between the qubits and the environment.For a mixed state consisting of the GHZ and W states, the dynamics of entanglement and quantum discord can characterize the critical point of quantum phase transition. Remarkably, a large nonzero quantum discord is generally retained, while the nonzero entanglement can only be obtained as the system-environment coupling satisfies certain conditions. We also find that the impact of each qubit's coupling strength on the quantum correlation dynamics strongly depends on the variation schemes of the system-environment couplings.     

强度相关耦合双Jaynes-Cummings模型中的纠缠和量子失谐

研究强度相关耦合双Jaynes-Cummings模型中, 两运动原子初始处于最大纠缠态、光场初始处于单模热态时, 强度相关耦合、热光场平均光子数以及原子运动对两原子的纠缠和量子失谐的影响. 结果表明: 考虑强度相关耦合时, 纠缠和量子失谐均出现周期性地消失和回复现象, 并且, 回复以后的纠缠和量子失谐能达到初始值. 腔场温度的升高会加速纠缠和量子失谐的消失. 此外, 原子运动的场模结构参数对该模型中的纠缠和量子失谐影响很大, 其值选择合适时, 两个原子能够自始至终地保持纠缠或量子失谐状态. 关键词： 强度相关耦合 双Jaynes-Cummings模型 纠缠 量子失谐     

Collapse–revival of quantum discord and entanglement

In this paper the correlations dynamics of two atoms in the case of a micromaser-type system is investigated. Our results predict certain quasi-periodic collapse and revival phenomena for quantum discord and entanglement when the field is in Fock state and the two atoms are initially in maximally mixed state, which is a special separable state. Our calculations also show that the oscillations of the time evolution of both quantum discord and entanglement are almost in phase and they both have similar evolution behavior in some time range. The fact reveals the consistency of quantum discord and entanglement in some dynamical aspects.     

Quantum Correlation in Circuit QED Under Various Dissipative Modes

Dynamical evolutions of quantum correlations in circuit quantum electrodynamics (circuit-QED) are investigated under various dissipative modes. The influences of photon number, coupling strength, detuning and relative phase angle on quantum entanglement and quantum discord are compared as well. The results show that quantum discord may be less robust to decoherence than quantum entanglement since the death and revival also appears. Under certain dissipative mode, the decoherence subspace can be formed in circuit-QED due to the cooperative action of vacuum field. Whether a decoherence subspace can be formed not only depends on the form of quantum system but also relates closely to the dissipative mode of environment. One can manipulate decoherence through manipulating the correlation between environments, but the effect depends on the choice of initial quantum states and dissipative modes. Furthermore, we find that proper relative phase of initial quantum state provides one means of suppressing decoherence.     

Quantum correlation dynamics of two qubits in independent reservoirs with initial system-reservoir correlations

The dynamics of entanglement and quantum discord(QD) between two two-level atoms interacting with two dissipative coupled cavities in the presence of initial atom-cavity correlations is investigated. In comparison with the result of the initial factorized state, we show that the initial state contained quantum correlation of atom-cavity is most robust against the dissipative environment, and the initial atom-cavity correlations, especially the quantum correlation, play a constructive role in the generation of atomic entanglement and QD.Simultaneously, the comparison between Markovian and non-Markovian dynamics, and the influences of inter-cavity hopping rate are also taken into account and analyzed.