耗散Jaynes-Cummings模型中微观与唯象学主方程方法的比较

在有耗散的Jaynes-Cummings模型中,对原子与腔复合系统初始处于贝尔态或是原子激发态而腔场为真空态时分别运用微观与唯象学主方程进行求解,并分析这两类主方程在不同耦合区域的区别．结果显示,在强耦合和大失谐情况下,微观主方程求解得到的原子基态的布居数呈线性增长,但唯象学主方程获得的结果却呈非线性增加．在弱耦合区域,这两类主方程求解得到的原子基态布居数都出现快速增加,但是用唯象学主方程要比用微观主方程得到的布居数增加得更快．通过分析与讨论,该结果可能对耗散的腔QED中更好的实现逻辑门提供理论参考．     

星型网络中的两比特量子相位门

我们提出一个方案,在星型耦合腔QED网络中一步实现任意两个非直接耦合光腔中原子的两比特量子相位门操作。该操作是通过虚光子交换技术,使两个非直接耦合光腔中的原子与星型网络中心光腔中的辅助原子形成有效的非对称海森堡XY模型。通过数值模拟验证了方案的可行性。在系统的整个演化过程中腔模始终处于真空态,并且原子不被激发,原子的自发辐射与腔的衰减得到有效抑制,通过数值求解主方程可以证明操作对耗散不敏感。     

耗散腔场中两个∧型原子的纠缠特性

利用超算符方法求解幅值损耗腔中两个∧型三能级原子与相干光场相互作用系统的主方程,并利用量子条件熵研究了两个初始为|Ψa(0)＞和|Φa(0)＞纠缠态的原子与光场作用过程中原子的纠缠演化特性.讨论了不同初始原子纠缠度,不同耗散系数以及不同平均光子数对两原子纠缠度的影响.结果表明:①当原子初始处于|Ψa(0)＞类纠缠态时,其纠缠度随光场强度以及腔场衰减系数演化.当腔不存在耗散时,纠缠度呈周期性振荡;当腔存在耗散时,纠缠度呈衰减振荡并趋于稳定值;且光强越弱,其稳定值越大;衰减系数越大纠缠达到稳定值所需时间越短.②原子初始处于|Φa(0)＞类纠缠态时,其纠缠度只与原子初始纠缠度有关,不随其他因素变化.     

基于低Q腔光子Faraday旋转的远程态制备

基于低Q腔中单光子的输入与输出关系,提出了利用偏振光Faraday旋转分别遥远制备单原子态和两原子纠缠态的可行方案.研究结果表明,当初始原子态的系数为实数时,通过选择合适的偏振光、腔场与原子相互作用系统的参数,单原子态与两原子纠缠态的远程制备均可确定性地得以实现.与以前的原子态远程制备方案相比,本文方案采用光子作为飞行比特来传递量子信息,故原则上可实现原子态的真正长距离制备.由于原子态的信息编码在耗散单边腔囚禁的Λ型三能级原子的两个基态能级,且原子仅虚激发,因此本文方案对腔衰减和原子自发辐射不敏感.此外,本文所提出的两种方案不需要两体或多体正交测量,仅涉及单体直积态测量,而且两种方案都工作在低Q腔,不需要原子与光腔的强耦合,从而有效降低了实验难度.     

自旋相干态变换和自旋-玻色模型的基于变分法的基态解析解

提出一种基于自旋相干态变换求解自旋-玻色模型基态的变分法, 并将其用于单原子模型, 得到旋波近似和非旋波近似情形下的解析基态能量和波函数, 特别是在光场与原子的弱、强耦合区域都与数值对角化结果符合得很好. 另外, 该方法也可以直接用于求解任意原子数的Dicke模型基态和相应的量子相变研究, 而通常基于Holstein-Primakoff变换的变分法, 原则上只适用于原子数趋于无穷的热力学极限情形. 关键词： 自旋相干态 变分法 J-C模型     

利用双通道级联型原子库实现辐射场双模压缩真空态

本文研究了利用双级联型四能级原子实现高纯度、强的双模腔场压缩纠缠态。考虑将四能级联型原子注入至一个双模腔中,腔场与原子能级形成共振的相互作用。在原子-腔场弱相互作用下,若原子自发辐射速率远大于腔场的衰减速率,在腔场相干时间内将原子视为腔场的外部环境库,我们推导出腔场所满足的主方程。通过分析主方程并发现:在不考虑腔场真空耗散的情况下,腔场等效地与一个双模压缩真空库耦合,因此在稳态区域处于纯的双模压缩真空态,并且压缩程度只依赖于原子初始上能级的布居;在考虑腔场耗散的情况下,耗散对其纯度的影响大于对纠缠的影响;与单通道原子库情况比较,利用双通道的原子库可以有效地提高腔场的纠缠和纯度。     

原子-原子相互作用影响下Dicke模型的量子相变

原子与光腔相互作用的动力学特性的研究一直是量子光学研究的热点,本文利用自旋相干态变换和基态变分法从理论上求解光腔中冷原子系统的基态能量表达式,并且给出丰富的基态相图。在正常相时给出基态能量稳定值的解析解;而超辐射相时,我们可以利用迭代的方法近似得到原子布居数、平均光子数和基态能量随原子-场耦合强度的变化。本文主要呈现出原子-原子相互作用强度改变正常相到超辐射相的量子相变点,且是一阶相变,但未出现新的量子相和量子相变。     

腔场耦合的二能级原子荧光谱北大核心

通过光与物质相互作用的主方程计算了强场激励的二能级原子与单模腔耦合的稳态荧光谱.在腔场的强耦合作用下,三峰Mollow谱的每个成分都分裂为多重的,这种现象由腔场使原子修饰态能级漂移而导致的,荧光谱的具体结构则依赖于驱动场的拉比频率和原子-腔的耦合系数.     

基于操作腔外原子比特控制腔内原子比特相干性时间演化

考虑初始处于两类Bell态的两原子比特,将其中一个注入真空态腔中发生共振相互作用的情况,研究基于操作腔外原子比特控制腔内原子比特相干性时间演化.考察对腔外原子比特施Hadamard(H)门,H类门,Y门及位相门四种逻辑门操作及态选择测量前后,腔内原子比特约化密度矩阵非对角元时间演化曲线,讨论两类Bell态之间的关联性.结果表明,对腔外原子比特操作前,腔内原子比特密度矩阵非对角元在任意时刻都为零,总是处于混合态或经典态,因此始终退相干.而对腔外原子比特施H门和H类门操作及基态测量后,腔内原子比特密度矩阵非对角元呈现周期为2π的时间演化,除(2n+1)π/2时刻外,其相干性得到恢复;在nπ时刻,其最大相干叠加态和一般相干叠加态被制备;两类Bell态之间存在R∧(π/2)旋转关联性.而对腔外原子比特施Y门及位相门操作后,腔内原子比特的相干性得不到恢复.发现腔内原子比特的相干性得到恢复的必要条件是,逻辑门操作能够调节腔内原子比特与环境的相互作用,并使两原子比特与场分离的同时,它们之间形成强相干性的纠缠态分布.     

耗散腔中Λ型原子与光场Raman相互作用体系的线性熵

为了研究耗散腔中原子与光场Raman相互作用体系中子系统间的熵交换,利用超算符方法通过对系统主方程求解,讨论了光场强度、腔的耗散系数及原子两能级的Stark位移对线性熵的影响.结果表明:光场越强,光场与其它子系统进行熵交换的时间越长;腔耗散系数越大,熵交换时间越短;改变两能级间的Stark位移使原子和场之间的耦合增强,而系统的耗散系数不变,此时,系统的熵交换加快且其稳态值变小.