极化激元系统时间演化的量子涨落特性和非经典统计行为

将极化激元系统约化成模型单模光子-TO声子有效相互作用系统， 在此基础上以解析形式讨论了系统的力学量、压缩态、量子涨落特性以及亚泊松分布等非经典效应的动力学演化行为.结果表明，光子场与极化波量子场彼此交换能量过程随时间演化呈振荡性质，光子场和声子场都可以演化成压缩态，其二阶压缩度随时间演化成复杂周期振荡特性，这种非经典特性是非线性相互作用的结果并且以k₁项和k₂项同时存在并相互关联为前提.而此时光子和声子统计分布随时间演化呈现介于超Poison分布和亚Poison分布之间复杂周期振荡的新结果，非线性作用k₁项和k₂项对这种非经典统计行为都有贡献. 关键词： 极化激元系统动力学演化 单模光场-TO声子有效模型哈密顿量 量子涨落与压缩态 亚泊松分布     

电场和温度对量子线中强耦合束缚极化子性质的影响

采用线性组合算符和幺正变换相结合方法研究了电场和温度对量子线中强耦合束缚极化子性质的影响.计算了在电场和温度影响下抛物量子线中强耦合束缚极化子的基态能量、平均声子数和振动频率.数值计算结果表明:束缚极化子的基态能量随约束强度、库仑束缚势和电场强度的增大而逐渐增大;平均声子数随温度、耦合强度的增大呈现递增关系,随库仑束缚势的加大呈现递减关系;振动频率随耦合强度和温度的增大而增大,随库仑束缚势的减小而增大.     

电场和温度对量子线中强耦合束缚极化子性质的影响

采用线性组合算符和幺正变换相结合方法研究了电场和温度对量子线中强耦合束缚极化子性质的影响。计算了在电场作用下抛物量子线中强耦合束缚极化子的基态能量、平均声子数和振动频率。数值计算结果表明：束缚极化子的基态能量随约束强度、库仑束缚势和电场强度的增大而逐渐增大;平均声子数随温度、耦合强度的增大呈现递增关系,随库仑束缚势的加大呈现递减关系;振动频率随耦合强度和温度的增大而增大,随库仑束缚势的减小而增大。     

非旋波近似下频率变化的光场对原子布居反转的调控

利用相干态正交化展开方法,在非旋波近似下研究了原子的布居反转随时间的演化情况.数值计算的结果表明了,场频以及耦合强度不随时间变化时,布居反转的周期随着平均光子数的增加而增大,虚光子效应引起的快速振荡随耦合强度的增大而逐渐增大.当光场随时间做正弦调制时,光场的振幅α和角频率β对布居反转的演化都会产生很大影响.光场随时间做方波形式变化,会导致原子布居反转出现新的塌缩回复现象.无论是正弦调制还是方波调制,都会对由虚光子效应产生的小锯齿状的振荡产生影响. 关键词： 相干态正交化展开 非旋波近似 原子布居数反转     

库仑场中束缚光学极化子的温度效应

采用线性组合算符和幺正变换方法研究强弱耦合情形下,库仑场中束缚光学极化子的基态能量、振动频率和平均声子数与温度的关系。对RbCl晶体进行数值计算,结果表明：在强耦合情形下,库仑场中束缚光学极化子的基态能量的绝对值随温度的升高而增大,振动频率、平均声子数随温度升高也增大。     

晶格热振动对准二维强耦合极化子有效质量的影响

采用Tokuda改变的线性组合算符法和改进的LLP变分法，研究了晶格热振动对无限势垒量子阱中电子与界面光学声子强耦合、与体纵光学声子弱耦合系统的影响，推导出作为阱宽和温度函数的极化子有效质量的表达式. 尤其得到了量子阱中极化子的振动频率及其随阱宽和温度变化的规律. 对KI/AgCl/KI量子阱进行了数值计算，结果表明，极化子的振动频率和有效质量随阱宽的增加而减小、随温度的升高而减小，但不同支声子与电子相互作用对极化子的振动频率和有效质量的贡献以及它们随阱宽和温度的变化情况大不相同. 关键词： 量子阱 强耦合极化子 振动频率 有效质量 温度依赖性     

磁场和耦合强度对极化子有效质量和平均声子数的影响

应用线性组合算符和幺正变换方法,研究磁场和耦合强度对极化子有效质量和平均声子数的影响.数值计算表明:极化子的有效质量随耦合强度的增加而增加,这是由于耦合强度增加时,电子与晶格振动之间的相互作用增加所致;而磁场强度增加时,有效质量是先增加,达到一个极大值后,再逐渐减少,出现共振现象.平均声子数随耦合强度的增加而增加,当磁场强度大于共振时的磁场强度时,随磁场强度的增加而减少,反之,结论相反.     

抛物量子点中弱耦合束缚极化子的相互作用能

研究了抛物量子点中弱耦合束缚极化子的性质,采用改进的线性组合算符和幺正变换方法导出了束缚极化子的振动频率、有效质量和相互作用能。讨论了量子点的有效受限长度、电子LO声子耦合强度和库仑场对抛物量子点中弱耦合极化子的振动频率、有效质量和相互作用能的影响。数值计算结果表明:弱耦合束缚极化子的振动频率和相互作用能随有效受限长度的减少而急剧增大,振动频率随库仑势以及电子LO声子耦合强度的增加而增加,而相互作用能随库仑势以及电子LO声子耦合强度的增加而减小。有效质量仅与电子LO声子耦合强度有关。     

虚光场对克尔介质中受激原子统计性质的影响

研究了类克尔介质中虚光场效应对受激三能级了的光子统计演化性质的影响。结果表明：虚光场效应导致了受激辐射场的光子统计演化中出现的量子噪声,量子噪声随光场频率的增大而减小,当增大到一定值时,量子噪声几乎消失,原子－场耦合系数的增加使光子统计演化的拉比振荡的振幅加大、频率变快;而介质－场耦合系数的增加使光子统计演化拉比振荡的振幅变小、频率变慢。     

计及厚度下量子点量子比特的电磁场依赖性

在电子-体纵光学(Longitudinal optical,LO)声子强耦合条件下,采用LLP-Pekar型变分法推导出计及厚度下量子点中极化子的基态和第一激发态能量本征值和本征函数以及平均声子数的电磁场依赖性。在此基础上,以极化子的二能级结构为载体构造了量子点量子比特。数值计算结果表明:量子比特的振荡周期T_0随量子点厚度L的增加而增大,随磁场的回旋频率ωc、电场强度F和电声子耦合强度α的增加而减小。量子比特的概率密度︱Ψ(ρ,z,t)~2︱随电子横向坐标ρ的变化呈现"正态分布"并受到量子盘厚度L和有效半径R_0的强烈影响,随电子纵向坐标z、角坐标φ和时间t作周期性振荡变化。消相干时间τ随磁场的回旋频率ω_c、色散系数η和电子-声子耦合常数α的增加而增大,随电场强度F、量子点厚度L和有效半径R_0的增加而减小。量子点的厚度是量子点量子比特的一个重要参数,理论上可以通过设计不同的量子盘厚度并结合调节外加电磁场的强度,达到调控量子比特振荡周期、消相干时间大小的目的。     

非线性Tavis-Cummings模型的Pancharatnam相(英文)

对处于相干态光场的非线性Tavis-Cummings模型中Pancharatnam相进行了理论上和数值上的研究,并获得了这个量子系统中Pancharatnam相的精确表达式.分析表明:两原子之间的偶极相互作用强度能改变Pancharatnam相演化的周期,并证明了Pancharatnam相包含原子和场的信息,同时,非线性的出现会导致Pancharatnam相的演化出现混沌行为.     

单模光腔中N个二能级原子系统的有限温度特性和相变

本文研究单模光场中N个二能级原子Dicke模型的有限温度特性和相变. 把原子赝自旋转换为双模费米算符, 用虚时路径积分方法推导出系统的配分函数, 对作用量变分求极值得到系统的热力学平衡方程, 及原子布居数期待值和平均光子数随原子-光场耦合强度变化的解析表达式. 重点研究了在量子涨落起主导作用的低温区, 由耦合强度变化产生的从正常相到超辐射相的相变, 指出该相变遵从Landau连续相变理论, 平均光子数可作为序参数, 零值表示正常相, 大于零则为超辐射相. 在零温极限下本文的结果和量子相变理论完全符合. 另外, 本文也讨论了系统的热力学性质, 比较有限温度相变和量子相变的异同. 发现, 在强耦合区低温稳定态的光子数和平均能量都和绝对零度的值趋于一致, 而超辐射相的熵则随耦合强度的增强迅速衰减为零.     

声子色散对量子点中弱耦合磁极化子声子平均数的影响

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,研究了声子色散对抛物量子点中弱耦合磁极化子电子周围光学声子平均数的影响。计及纵光学（ LO）声子色散,在抛物近似下导出了基态能量与量子点有效受限长度、声子色散系数、回旋共振频率以及电子－声子耦合常数之间的关系,电子周围光学声子平均数与声子色散系数以及电子－声子耦合常数的关系。数值计算结果表明在弱耦合情况下抛物量子点中磁极化子的基态能量随声子色散系数的增大而减小;电子周围光学声子平均数随声子色散系数增大而增大,随电子－声子耦合常数的增大而增大。     

声子色散对量子点中弱耦合磁极化子声子平均数的影响

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,研究了声子色散对抛物量子点中弱耦合磁极化子电子周围光学声子平均数的影响．计及纵光学(LO)声子色散,在抛物近似下导出了基态能量与量子点有效受限长度、声子色散系数、回旋共振频率以及电子-声子耦合常数之间的关系,电子周围光学声子平均数与声子色散系数以及电子-声子耦合常数的关系．数值计算结果表明在弱耦合情况下抛物量子点中磁极化子的基态能量随声子色散系数的增大而减小;电子周围光学声子平均数随声子色散系数增大而增大,随电子-声子耦合常数的增大而增大．     

Entanglement and Pancharatnam Phase of a Four-Level Atom in Coherent States Within Generalized Heisenberg Algebra

We consider a four-level atom (FLA) interacting with a field mode that is initially in a coherent state associated with a generalized Heisenberg algebra (CSGHA). The dynamical behavior of quantum entropy, the Pancharatnam phase, and the Mandel parameter are investigated. The statistical and nonclassical properties of the field in regard to its CSGHA are discussed through the evolution of the Mandel parameter, and the effects of the initial atomic state position and time-dependent coupling given in terms of atomic speed and acceleration are examined. The results show that the CSGHA strength and time-dependent coupling based on the atomic speed and acceleration have the potential to affect the time evolution of the entanglement, the Pancharatnam phase, and the Mandel parameter.     

Free-carrier absorption in quantum well structures for acoustic phonon scattering

Free-carrier absorption has been studied for quantum well structures fabricated from III-V semiconducting materials where the acoustic phonon scattering is important. The energy band of carriers is assumed to be nonparabolic. We discuss the effect of acoustic phonon scattering on the free-carrier absorption for both deformation-potential coupling and piezoelectric coupling. It is found that the free-carrier absorption coefficient depends upon the polarization of the electromagnetic radiation relative to the layer plane or quantum well, the photon frequency, and the temperature. When the deformation-potential coupling is dominant, the free-carrier absorption coefficient increases with increasing temperature for photons polarized in the layer plane or perpendicular to the layer plane. However, when the piezoelectric coupling is dominant, the free-carrier absorption coefficient increases with increasing temperature for photons polarized in the layer plane, but for photons polarized perpendicularly to the layer plane, the free-carrier absorption coefficient decreases with increasing temperature. Moreover, at high temperatures such as T = 300 K, the free-carrier absorption coefficient oscillates with the film thickness in a small quantum well region and then decreases monotonically with increasing the film thickness. This is different from the result for three-dimensional semiconducting solids.     

Pancharatnam Phase of a Mesoscopic Coupled Circuit

We derive a formula of the nonadiabatic noncyclic Pancharatnam phase for a mesoscopic circuit with coupled inductors and capacitors. It shows that, because of coupling effect, the circuit is in squeezed quantum state initially, and the time evolution of Pancharatnam phase exhibits an oscillation in a complex way. Especially we find that when the capacity of the coupled capacitors is larger than that of other ones in the circuit, with the variation of time Pancharatnam phase becomes nearly periodic square-wave, which perhaps can provide a new approach for the realization of quantum logic gate.     

量子环中量子比特的声子效应

在量子环中电子与体纵光学声子强耦合的情况下,通过求解能量本征方程,得出了电子的基态和第一激发态的本征能量及其波函数,进而以电子-声子系的基态与第一激发态构造了一个量子比特.数值计算结果表明量子比特内电子的空间概率密度分布随时间和空间角坐标作周期性振荡,且振荡周期随耦合强度的增大而减小,说明声子将导致量子比特相干性降低;还表明振荡周期随量子环内径（或外径）的增大而增大,因此适当改变量子环的尺度,可以提高量子比特的相干性. 关键词： 量子环 量子信息 量子比特     

Quantum effect in a generalized N-atom Dicke model

We have studied the geometric phase and the sub-Poissonian photon distribution of a generalized N two-level atoms Dicke model in the thermo-dynamical limit and the off-resonant coupling case. It is found that the geometric phase in the ground state is relative to the atom number, the coupling strength between the atom and the light field, the frequency of the electromagnetic wave and the energy difference between two levels of the atom. The photons may exhibit the sub-Poissonian distribution in the ground state.