双光子Jaynes-Cummings模型中量子力学通道与量子互熵

用量子信息理论研究双光子JaynesCummings模型动力学.给出了表示原子态变化的量子力学通道,导出了量子互熵和原子约化熵,考察了初始场的位相相干性和原子能级的斯塔克位移对量子互熵的影响.结果表明:量子互熵周期性地演化,量子力学通道周期性地将原子初态的信息传送到终态,量子力学通道和量子互熵的特性依赖于初始场的位相相干性及原子能级的斯塔克位移. 关键词：     

原子与双模相干强场依赖强度耦合多光子过程中纠缠量度与制备

给出了依赖强度耦合双模多光子过程Jaynes-Cummings模型的有效哈密顿量.在强场条件下,分别用量子约化熵和量子相对熵研究了上述模型中原子与场之间的纠缠以及双模相干场的模间纠缠演化.研究表明,这两类纠缠演化均与原子跃迁时吸收(或发射)的光子数k密切相关.同时,还揭示了双光子过程(k=1)和多光子过程(k≥2)中不同的纠缠特性.讨论了纠缠态的制备,制备了与时间无关的原子-场的Einstein-Podolsky-Rosen态和双模相干场的模间纠缠态.     

运动强度相关耦合J-C模型中的熵交换和纠缠

考虑一个运动的二能级原子与单模热光场强度相关耦合,采用量子约化熵研究原子和场的约化熵变化规律、原子与场的熵交换,用共生纠缠度研究原子与场的纠缠。并借助于数值计算方法,详细分析了在强度相关耦合J-C模型中,原子初态、热光场的平均光子数以及场模结构参数对熵交换和纠缠的影响。结果表明原子与光场的熵交换和纠缠均周期性地演化。选择适当的原子初态,可以使得原子的约化熵和光场的约化熵完全交换,这意味着原子与光场反相关。此外,场模结构参数增加导致熵交换的幅度减小,周期缩短。原子与热光场的纠缠随平均光子数的增加而减弱。     

双模压缩真空态与原子相互作用中的量子纠缠和退相干

考虑双模压缩真空态光场与环境(原子)通过双光子过程发生相互作用,分别用量子约化熵和量子相对熵研究了在此作用过程中双模光场和原子间的纠缠以及双模光场的模间纠缠 关键词： 双模压缩真空态 量子纠缠 量子约化熵 量子相对熵     

双模场与原子相互作用中的量子纠缠和内禀退相干

通过求解系统的Milburn方程，研究了两能级原子与双模SU(1,1)相干态光场发生相互作用系统中，原子与场的纠缠及双模SU(1,1)相干态场的模间纠缠随时间的演化问题，讨论了内禀退相干、双模光子数差等对纠缠度的影响.结果表明，存在内禀退相干时，随着时间的演化，场-原子纠缠逐渐减小到一个确定值，而模间纠缠逐渐增大到一个确定值，两者演化的最终值只取决于双模光子数差和平均光子数，而与内禀退相干因子无关. 关键词： Milburn理论 SU(1 1)相干态 量子约化熵 量子相对熵     

失谐量对多模场非简并多光子Jaynes-Cummings模型量子场熵演化的影响

利用Von Neumann约化熵理论研究了多模相干态场与二能级原子非简并多光子相互作用系统中量子场熵的时间演化特性,得到了含有失谐量的多模场熵的解析表达式,并通过数值计算讨论了光场为三模场时频率失谐量对场熵演化的影响.结果发现：当近共振时,失谐量几乎不影响场与原子之间的纠缠特性;而当远离共振时,量子场熵很强地依赖于失谐量的大小,特别是当失谐量足够大时,场与原子几乎总是处于纠缠态.     

结构库中二能级原子与自发辐射场间的纠缠演化

利用量子约化熵对比研究了真空、一维腔、各向同性以及各向异性光子晶体四种不同结构库中二能级原子与自发辐射场间的纠缠演化特性.研究表明,原子-光场纠缠的演化特性与原子所处结构库的模密度分布密切相关.在真空和一维腔中,模密度随频率连续变化,原子-光场纠缠将最终衰减至零.而在各向同性和各向异性光子晶体中,模密度中存在光子禁带,原子-光场纠缠能最终趋于稳态值.可以通过改变原子所处结构库的模密度来控制原子-光场纠缠的演化特性.     

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.     

运动原子多光子J-C模型中的熵交换与纠缠

考虑一个运动的二能级原子与单模热光场经由多光子过程相互作用, 利用量子约化熵理论研究原子与场之间的熵交换、用Concurrence量度原子与场之间的纠缠, 讨论原子初态、原子运动、热场平均光子数以及跃迁光子数对熵交换和纠缠的影响. 结果表明: 考虑原子运动时, 原子和光场熵变呈现周期性, 且发生熵交换现象; 与热光场的相互作用导致运动原子与场纠缠, 多光子过程有利于纠缠加强. 在原子和光场熵变均为零处, 纠缠也为零.     

运动纠缠双原子与压缩相干态光场相互作用系统的场熵演化

利用全量子理论,研究了运动纠缠双原子与压缩相干态光场相互作用系统的场熵演化特性,讨论了相干态振幅参量、光场压缩参量、原子的运动和场模结构参数对系统场熵的影响.结果表明:(1)原子运动导致场熵演化具有周期性.(2)随着相干态振幅参量的增大,原子与光场的纠缠度逐渐减小;而随着压缩参量的增大,原子与光场的纠缠度逐渐增大.(3)随着原子运动速度的增大或场模结构参数的增大,场熵的演化周期缩短,并且场与原子的纠缠度逐渐减小.     

Entropy squeezing of a moving atom and control of noise of the quantum mechanical channel via the two-photon process

Based on the quantum information theory, we have investigated the entropy squeezing of a moving two-level atom interacting with the coherent field via the quantum mechanical channel of the two-photon process. The results are compared with those of atomic squeezing based on the Heisenberg uncertainty relation. The influences of the atomic motion and field-mode structure parameter on the atomic entropy squeezing and on the control of noise of the quantum mechanical channel via the two-photon process are examined. Our results show that the squeezed period, duration of optimal entropy squeezing of a two-level atom and the noise of the quantum mechanical channel can be controlled by appropriately choosing the atomic motion and the field-mode structure parameter, respectively. The quantum mechanical channel of two-photon process is an ideal channel for quantum information (atomic quantum state) transmission. Quantum information entropy is a remarkably accurate measure of the atomic squeezing.     

与量子光场相互作用的运动原子的熵压缩

运用量子信息熵理论,研究了与量子光场相互作用的二能级运动原子的熵压缩,讨论了原子运动和场模结构对原子熵压缩的影响,并且比较了分别从基于信息熵测不准关系和海森伯测不准关系出发得出的结果,表明原子的运动导致了原子熵压缩的周期性演化;随着场模结构参量的增大,熵压缩的演化周期缩短,压缩时间延长;选择适当的系统参量,运动原子能够呈现长时间的持续熵压缩效应。当原子反转为零时,基于海伯堡测不准关系的方差压缩定义不再有效,而熵压缩实现了对原子压缩效应的高灵敏量度。     

与二项式光场相互作用的运动原子熵压缩

运用量子信息熵理论,研究了二项式光场与运动二能级原子相互作用过程中运动原子的信息熵压缩。讨论了不同的原子初态和场的有关参数对原子信息熵压缩的影响。结果表明：选择原子初态、场模结构、场调节参数及原子运动速度可以调控原子信息熵的压缩方向、偶极矩分量值和压缩周期;适当的选择参数可得到持续性的原子信息熵压缩。     

双模压缩真空态与运动原子相互作用系统的场熵演化特性

利用全量子理论,研究了双模压缩真空场与运动原子相互作用系统的场熵演化特性,讨论了不同初始状态态下原子的运动速度、模场结构对场熵的影响。结果表明,场熵通过时间因子sin2(εpgt/2)度与场模结构参数,原子运动和场模结构引起了附加的“熵振荡”。     

Quantum entanglement between the two-mode fields and atomic entropy squeezing in the system of a moving atom interacting with two-mode entangled coherent field

This paper investigates the entropy squeezing of a moving two-level atom interacting with the two-mode entangled coherent field via two-photon transition by using an entropic uncertainty relation and the degree of entanglement between the two-mode fields by using quantum relative entropy. The results obtained from numerical calculation indicate that the squeezed period, the duration of entropy squeezing and the maximal squeezing can be controlled by appropriately choosing the intensity of the light field, the atomic motion and the field-mode structure. The atomic motion leads to the periodic recovery of the initial maximal degree of entanglement between the two-mode fields. Moreover, there exists a corresponding relation between the time evolution properties of the atomic entropy squeezing and those of the entanglement between the two-mode fields.     

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.     

Properties of field quantum entropy evolution in the Jaynes--Cummings model with initial squeezed coherent states field

The properties of the field quantum entropy evolution in a system of a single-mode squeezed coherent state field interacting with a two-level atom is studied by utilizing the complete quantum theory, and we focus our attention on the discussion of the influences of field squeezing parameter $\gamma $, atomic distribution angle $\theta $ and coupling strength $g$ between the field and the atom on the properties of the evolution of field quantum entropy. The results obtained from numerical calculation indicate that the amplitude of oscillation of field quantum entropy evolution decreases with the increasing of squeezing parameter $\gamma $, and that both atomic distribution angle $\theta $ and coupling strength $g$ between the field and the atom can influence the periodicity of field quantum entropy evolution.     

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.