二维形变谐振子系统中的量子经典对应

通过引入等效普朗克常数,将量子系统中基本动力学变量的期望值和经典系统中基本动力学变量的精确值的时间演化行为相比较,分析了两者产生差异的因素,规则运动主要是和量子效应有关,而混沌运动则是和动力学效应有关,即与系统的动力学对称性破坏相联系.在此基础上,比较了量子相空间测不准度和李雅谱诺夫指数,给出了令人满意的说明.     

与不变量有关的幺正变换方法和三次量子化宇宙波函数的演化

首先在推广了的量子不变量理论的基础上建立了与不变量有关的立正变换方法,并用此方法研究了三次量子化宇宙波函数的演化,求得了系统的相因子、波函数.并通过构造相干态求得了Wheeler—Dewitt方程的解以及由三次量子化引起的相对量子起伏.     

哈密顿量诱导的量子演化速度

在研究量子态的演化问题时,量子演化速率往往定义为量子初态与其演化态之间的态距离随时间的变化率.本文将量子演化的基本理论与线性代数方法相结合,通过量子态演化的路径距离来研究量子系统的演化.量子幺正演化系统中,量子演化算符包含了量子演化的路径信息,路径距离的大小则决定于演化算符本征值的幅角主值分布.由量子态演化的路径距离随时间的变化率而得到的量子瞬时演化速率则正比于系统哈密顿量的最大与最小本征值之差.作为应用之一,利用量子演化的路径距离及哈密顿量诱导的瞬时演化速率,可以给出量子演化新的时间下限.此时间下限只与系统的演化算符及哈密顿量有关,而与量子初态的具体形式无关,这与量子系统真实演化时间所具有的性质一致.严格的理论证明以及两个演化实例的数值结果均表明,在[0,π/(2ω_H)]时间范围内,本文给出的演化时间下限与真实演化时间重合,是真实演化时间的准确预测.通过量子演化的路径距离及相应演化速率来研究量子系统的演化,为相关问题的解答提供了新的思路和方法.     

强磁场中碱金属原子的演化和Aharonov－Anandan相因子

利用量子不变量理论研究了任意随时间变化的强磁场中碱金属原子系统的演化问题，得到了此系统精确的演化态，并利用此精确的演化态求出了相应的Ａｎａｒｏｎｏｖ－Ａｎａｎｄａｎ相因子和绝热极限下的Ｂｅｒｒｙ相因子。将此系统精确的演化态按哈密顿量的瞬时本征态展开，可以得到绝热近似的任意阶修正。     

强磁场中碱金属原子原演化和Aharonov—Anandan相因子

利用量子不变量理论研究了任意随变化的强磁场中碱金属原子系统的演化问题，得到了此精确的演化态，并利用此精确的演化态求出了相应的Ａｈａｒｏｎｏｖ－Ａｎａｎｄａｎ相因子和绝热极限下的Ｂｅｒｒｙ相因子。将此系统精确的演化按哈密顿量的瞬音本征态展开，可以得到绝热近似似的任意阶修正。     

精确的量子化条件和不变量

提出并证明了一维量子系统和三维球对称量子系统的一个精确的量子化条件.在此精确量子化条件中, 除了通常的Nπ项外, 还有一积分项, 称为修正项. 发现该修正项正是在超对称量子力学中所谓的有形状不变势的量子系统的一个不变量，它不依赖于波函数的节点数.对这些系统, 可用基态能级和波函数确定此不变量的值, 从而由精确的量子化条件容易算出全部束缚态的能级. 计算得到能级的正确性又反过来验证了在有形状不变势的量子系统中此修正项确实是不变量.计算的有形状不变势的量子系统, 包括一维的有限方势阱、Morse势及其变形、R 关键词： 量子化条件 超对称量子力学 形状不变势 不变量     

无限深势阱中受击原子的能谱

研究了一维量子阱中受脉冲驻波场作用的原子的量子运动.利用直接微扰法,给出了该系统的一级近似波函数及能谱随时间的演化规律.通过理论分析和数值计算,得出系统共振的条件,当系统的外加驱动频率ΩD与未受微扰时系统的能级跃迁频率ΩT不遵循此条件时,系统能量的时间演化情形类似于一般KAM系统中所发现的经典混沌的量子抑制.而当ΩD与ΩT满足此要求时,则出现能量的量子共振现象.     

交流源作用下介观LC电路系统量子态随时间的演化

利用量子不变量理论,讨论了交流电流源作用下介观LC电路系统动力学的演化,得到描述系统量子态随时间的演化算符.分析结果表明:在考虑了介观电容器极板间电子波函数的耦合作用后,介观电路系统将由初态演化到压缩态.     

光与物质相互作用系统中的量子Fisher信息和自旋压缩

Fisher信息是估计理论中的重要概念,最近发现与量子信息中的纠缠判据具有密切联系.非旋波近似条件下,Dicke模型经典相空间表现为混沌动力学特征.本文详细考察了Dicke模型描述的光与物质相互作用系统中量子Fisher信息和自旋压缩动力学特性.结果表明:在短时瞬态情况下,无论初态处于规则区域还是混沌区域系统均表现为纠缠性质;但在长时稳态情况下,初态处于规则区域时系统纠缠消失,而初态处于混沌区域时系统则一直存在纠缠.通过与系统自旋压缩动力学性质相比较,发现量子Fisher信息可以更有效地刻画量子混沌.进一步考察初态处于规则和混沌区域时系统密度矩阵和纯度的动力学演化特性,发现混沌导致系统退相干现象发生,说明量子Fisher信息对混沌更敏感.     

双腔光力学系统中输出光场纠缠特性的研究

腔光力学系统中的光辐射压力可以使系统中的各个子系统之间产生量子纠缠,最近在腔光力学系统中的量子纠缠引起了人们广泛的关注.本文研究了双腔光力系统中关于输出光场之间纠缠的性质,发现:此系统中力学振子的弛豫速率和滤波器带宽以及非相等耦合对输出光场之间纠缠的大小有着非常显著的影响,特别是在相等耦合条件下,输出光场中心频率与光腔本征频率近共振时,滤波器带宽对输出光场纠缠有着显著的抑制作用;但是如果采用非相等耦合,则可以有效抵制滤波器带宽对纠缠的抑制作用,使输出光场纠缠得到大幅提高.研究结果可应用在光力耦合系统中实现量子态转换、量子隐形传态等量子信息处理过程.     

稳态光折变空间孤子传输的量子理论

稳态光折变空间孤子系统可用奇异Lagrange量描述，系统含Dirac约束.通常按对应原理写 出孤子系统的量子对易关系和量子运动方程时，未计及约束.对稳态光折变空间光孤子约束 系统进行Dirac括号量子化，给出了系统的对易关系和量子场方程.在线性近似下给出量子 非线性薛定谔方程的微扰解，并讨论了孤子的压缩性质. 关键词： 量子场论 量子光学 光折变空间孤子 压缩效应     

量子相空间中对称受驱双势阱系统的量子隧穿动力过程

本文以纠缠轨线分子动力学方法研究对称受驱双势阱系统的量子隧穿动力学过程.驱动力的幅度和频率改变将对量子隧穿动力学过程产生巨大的影响,这为人们自主控制这一重要的过程提供理论基础.当体系的经典动力学呈现混沌状态时,它的量子动力学过程将发生显著的变化.在强驱动力作用下,双势阱系统的量子共振频率隧穿和非共振频率隧穿因为混沌行为的出现明显增强.通过对比相空间中具有相同初始态的纠缠轨线和经典轨线演化,我们给出量子隧穿过程清晰的物理图像.最后,我们讨论量子隧穿动力学过程中体系不确定度的演化和反映波包动力学过程的自关联函数演化.     

利用不变量本征算符求解二维耦合量子谐振子的能级间隔

目前不变量本征算符方法已成功地解决了某些量子系统哈密顿量能级问题.对于二维耦合量子谐振子,利用这一方法可以非常简捷有效地给出其能级信息,而不需要使其哈密顿量对角化.计算结果表明,不同耦合形式的二维耦合量子谐振子的能级间隔是不同的.     

腔光力学系统中的量子测量

腔光力学系统近年来迅猛发展, 在精密测量、量子传感等方面已展现出重要的应用价值. 特别是与微纳技术和冷原子技术结合后, 这一系统正发展成为研究量子测量与量子操控的理想平台. 本文首先综述腔光力学在量子测量, 尤其是量子测量基础理论研究方面的进展; 然后分析腔光力学系统中的量子测量原理; 最后介绍我们近来在这方面的研究进展, 并通过我们设计的一系列新颖的基于腔光力学系统的量子测量方案来具体展示该系统在量子测量、量子操控等方面的潜在应用.     

基于代数动力学方法实现一类相干态的构建

最近提出的一个构建相干态的方案中,需要精确求解一个时间相关的常微分方程.基于代数动力学理论,利用该方程具有的SU(1,1)动力学对称性,提出了对此方程在含时系数取任意函数形式时的统一的精确求解方法,并且得到了严格的解析解.运用这个精确解,就可以构造相应物理系统的精确相干态的具体表达式.给出了一个解例,即频率取"快变"函数的情形.利用得到的精确结果,讨论了这个系统的量子涨落(量子噪声)随时间演化的情况.针对动量算符不确定度随时间演化的曲线的性态,指出在制备这个系统压缩态时可以利用的一些性质.最后,讨论了这个量子系统的不确定关系随时间演化的情况.     

用圈量子引力解除Schwarichild-de Sitter黑洞的时空奇点

通过引入圈量子引力中holonomy基本变量的类比变量和采用相应的量子化方法,对Schwarichild-de Sitter黑洞中心附近的引力场进行量子化.分析和计算了黑洞中心附近的1r和曲率标量的谱分布,得到了它们均存在有限上界的结果.通过求解经典时空奇点r=0附近的量子哈密顿约束方程,给出了黑洞波函数在黑洞中心附近的时间演化行为,得到了该波函数可以通过经典奇点进行量子演化的结果.     

在与原子相互作用中光偏振态的量子描述及其演化

应用偏振光的量子理论和斯托克斯算符研究了无克尔媒质和存在克尔媒质情况下，光在与原子相互作用过程中偏振态的演化.研究了偏振光中斯托克斯参量的涨落及其压缩的非经典行为.偏振椭圆、量子光学中的偏振度和斯托克斯参量的信噪比也得到了讨论.结果表明斯托克斯参量及其涨落在时间演化中呈现出被调制的振荡，这些振荡表现出间歇地崩塌和恢复.在与原子的相互作用过程中，光的偏振椭圆不随时间变化，但偏振度却随时间出现振荡.克尔媒质对这些振荡演化有很大影响. 关键词： 斯托克斯算符 斯托克斯参量 量子偏振态 量子涨落     

双阱结构含时量子输运的微扰论及输运方程

利用Lewis-Riesenfeld不变量理论和与不变量有关的幺正变换方法研究了双阱结构含时量子 输运的微扰论.获得了双阱内含时薛定谔方程的精确解的完备集，在此基础上，把双阱与左 右热库的相互作用作为微挠，获得了双阱结构一阶近似下的输运方程，并在绝热近似下提供 了一种用于研究量子输运过程中几何相因子(Berry相因子)的方法. 关键词： 含时量子输运 输运方程 不变量 几何相因子     

能级构型对InAs/GaAs量子点电磁感应透明介质中光孤子存储的影响

基于现有的实验,利用不同频率的光脉冲耦合到InAs/GaAs量子点的不同能级之间可形成梯形、Λ形和V形等3类量子点电磁诱导透明介质.继而研究这三类能级构型InAs/GaAs量子点电磁诱导透明介质中的光孤子形成和存储性质,结果表明,梯形和Λ形InAs/GaAs量子点体系不但可形成光孤子还可以实现光孤子的存储与读取,且其所存储光孤子的保真度比光存储的保真度高;但V形InAs/GaAs量子点体系却不能形成光孤子,这是由于体系的非线性效应非常弱.有趣的是在相同的实验参数下,Λ形InAs/GaAs量子点体系所存储的光孤子幅度比梯形所存储的光孤子幅度大.这为半导体量子点器件对所存储光孤子进行调幅操作提供了理论依据.     

含时旋转磁场中的两耦合粒子的纠缠演化(英文)

我们研究了含时旋转磁场中海森堡XXX模型下的双量子比特的动力学演化情况.基于此非自治系统的代数结构,我们用代数动力学方法求得了系统的精确解析解.在此基础上,进一步研究了在不同初态下系统的纠缠测度随时间的演化,发现纠缠测度由系统的初态的系数和耦合强度决定.