有心结构耦合腔系统中的几何量子失谐（英文）

引入了由N+1个单模腔构成的有心结构耦合腔物理模型.其中,中心腔起耦合器作用,其余N个腔通过N条光纤与中心腔耦合,并且每个腔囚禁1个二能级原子.在系统激发数等于1的情况下,给出了系统态矢的演化规律,研究了两原子间和两腔场间的几何量子失谐.通过数值计算,讨论了耦合腔数目和原子与腔场间耦合强度对几何量子失谐的影响.研究结果表明:随着腔数目的增加两原子间和两腔场间的几何量子失谐都减弱;随着原子与腔场间耦合系数增大,两原子间几何量子失谐减弱,但两腔场间几何量子失谐却加强.     

Λ型和V型三能级原子与耦合腔相互作用系统中的纠缠特性

研究了由一个Λ型三能级原子、一个V型三能级原子和光纤连接的双模腔构成的系统,给出了系统态矢的演化. 采用部分转置密度矩阵的负本征值来描述两个子系统间的纠缠,利用数值计算方法研究了原子与原子之间和腔场与腔场之间的纠缠特性. 讨论了光纤模与腔场间的耦合强度对纠缠特性的影响. 研究结果表明:随光纤模与腔场间的耦合强度增强,原子间的纠缠和腔场间的纠缠均增强. 关键词： 量子光学 原子-腔-光纤复合系统 三能级原子 量子纠缠     

原子与光纤耦合腔相互作用系统中的纠缠特性

研究了光纤耦合腔A和B中各囚禁一个和两个二能级原子的情况,给出了总激发数为1时系统态矢的演化。采用Negativity熵来描述两个子系统间的纠缠,利用数值计算方法研究了腔内原子与原子间和腔场与腔场间的纠缠特性,讨论了光纤模与腔场间的耦合强度变化对纠缠特性的影响。另一方面还研究了对腔A中原子选择性测量对纠缠特性的影响。研究结果表明:随光纤模与腔场间的耦合系数增大,腔场间纠缠减弱。原子间纠缠与光纤模与腔场间的耦合系数间存在非线性关系。另一方面,采用原子态选择性测量方法,可增强腔内原子间和腔场间的纠缠。     

等距离耦合腔系统中的非局域性

本文研究的物理系统由3个二能级原子和3个等距离单模腔构成. 3个单模腔分别处于等边三角形的3个顶点, 腔与腔之间通过光纤耦合. 采用Mermin-Ardehali-Belinksii-Klyshko不等式(简称MABK不等式)表征三体量子态的非局域性. 本文利用数值计算方法, 研究了原子初态或腔场初态为W态情况下三体系统量子态的MABK不等式违背, 讨论了腔模与光纤模间的耦合系数变化对MABK不等式违背的影响. 计算结果表明: 三原子量子态和三腔场量子态均呈现出MABK不等式违背, 并且随腔模与光纤模间耦合系数增大, 三原子量子态的非局域性增强.     

The Entanglement Properties Induced by Atoms in Two Separate Cavities Connected by an Optical Fiber

We study the entanglement evolution between two atoms, which are initially entangled with a third atom and trapped in two separated cavities coupled by an optical fiber. We also investigate the temporal evolution in the entanglement between the atom and the local cavity mode. The influence of the state-selective measurement on the atom outside the cavities and the influence of cavity-fiber coupling coefficient on the entanglement are discussed. The results show that the entanglement can be strengthened through the state-selective measurement on the atom outside the cavities. We also find that, by increasing the cavity-fiber coupling coefficient, the atom-atom entanglement is strengthened, but the atom-cavity entanglement is weakened.     

The Influences of the Selective Atomic Measurement on Entanglement Properties in the System of Three Atoms Trapped in Two Distant Cavities Connected by an Optical Fiber

Three two-level atoms are trapped in two initially empty cavities connected by an optical fiber. The entanglement evolution between two atoms in the same cavity and the entanglement evolution between two cavities are investigated. The influence of the state-selective measurement of the atom trapped in the other cavity on the entanglement and that of fiber-cavity coupling coefficient on the entanglement are discussed. The results obtained show that atom-atom entanglement property is strengthened, and cavity-cavity entanglement property is weakened with increasing of the cavity-fiber coupling coefficient. On the other hand, the results also show that the entanglement between two cavities and that between two atoms in the same cavity can be strengthened through the state-selective measurement on the atom trapped in the other cavity.     

原子与耦合腔相互作用系统中的量子失协

本文研究由两个全同的二能级原子和耦合腔构成的系统,利用Dakic等提出的几何量子失协的度量方法,采用数值计算方法计算了系统中两原子间和两腔场间量子失协的演化.讨论了原子间初始纠缠度和腔场间耦合系数变化对几何量子失协演化的影响.研究发现:随腔场间耦合系数的增大,量子失协周期性演化的频率增大;随原子间初始纠缠度的增大,两原子间的关联增强,两腔场间的关联减弱.     

Entanglement Properties in a Star Structure Coupled Cavities System

In this paper, the star structure coupled cavities system is composed of six single-mode cavities. One of them is at the center of the star structure, and other five cavities are at the five vertices of the star structure, respectively. The center cavity is connected with other five cavities by optical fibers. The situation is considered that six identical two-level atoms are separately trapped in six single-mode optical cavities, each atom resonantly interacts with cavity via a one-photon hopping, and the total excitation number of the system equals one. Negativity is adopted to quantify the degree of entanglement between two subsystems. The entanglement properties between atoms and that between cavities are investigated. The influences of atom-cavity coupling coefficient on the entanglement properties between two subsystems are studied. The results obtained using the numerical method show that the atom-atom entanglement is weakened, and the cavity-cavity entanglement is strengthened with the increase of atom-cavity coupling coefficient.

     

Λ型和V型三能级原子与耦合腔相互作用系统中场的量子特性

研究了能级结构分别为Λ型三能级和V型三能级结构的两个原子和通过光纤耦合的由双模腔构成的复合系统中光场的压缩效应、二阶相干度和亚泊松分布等量子特性。利用数值计算方法讨论了光纤模与腔场间的耦合强度对量子特性的影响。研究结果表明:双模光场不呈现压缩效应,但呈现出反关联和亚泊松分布的量子特性;随着光纤模与腔场间耦合强度的增强,亚泊松分布减弱。     

Entanglement Properties in the System of Three Atoms Trapped in Three Distant Cavities Connected by Two Optical Fibers

This paper discusses the entanglement dynamics of a coupled cavity quantum electrodynamics (CQED) setup, which comprises three two-level atoms resonantly interacting with three cavities that are coupled by two optical fibers. The influences of atom-cavity coupling constant on the entanglement between atoms and that between cavities are discussed. The results obtained from the numerical method show that the entanglement between non-adjacent atoms or that between adjacent cavities has a nonlinear relation with increasing of the atom-cavity coupling coefficient. On the other hand, the entanglement between non-adjacent cavities is strengthened and the entanglement between adjacent atoms is weakened with increasing of atom-cavity coupling constant.     

Control of the Entanglement Between Two Atoms Trapped in Spatially Separated Cavities Connected by an Optical Fiber

We investigate the dynamics of entanglement by means of concurrence for the case of two atoms which are trapped in spatially separated cavities connected by an optical fiber. It is shown that the phenomenon of sudden birth of entanglement occurs under some certain conditions. Moreover, it is found that the entanglement between two atoms can be controlled and manipulated by changing cavity-fiber coupling strength and the amplitude of the atom.     

基于腔QED系统的几何量子失谐及其传送

研究了基于腔量子电动力学（腔QED）系统的几何量子失谐及其传送。该系统包括两个独立的子系统,每个子系统由两个二能级原子与单模腔共振相互作用。结果表明,所有初始存储在原子A1A2中的几何量子失谐最终被转移到原子B1B2和腔C1C2。同时,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2的几何量子失谐在该量子系统中可以发生猝死（DSD）以及纠缠突然死亡（ESD）。但是,在该量子系统中几何量子失谐不能完全由于原子的自发辐射和腔衰减而复活。此外,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2几何量子失谐的量,取决于其纯度p,并与其成比例,p的值越小,几何失谐越小。它也表明,在原子自发辐射和腔衰减的情况下,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2的几何量子失谐将经历振荡衰减并最终衰减到零。不过,在没有原子自发辐射和腔衰减的情况下,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2的几何量子失谐却没有衰减。     

基于腔QED系统的几何量子失谐及其传送

研究了基于腔量子电动力学（腔QED）系统的几何量子失谐及其传送。该系统包括两个独立的子系统,每个子系统由两个二能级原子与单模腔共振相互作用。结果表明,所有初始存储在原子A1A2中的几何量子失谐最终被转移到原子B1B2和腔C1C2。同时,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2的几何量子失谐在该量子系统中可以发生猝死（DSD）以及纠缠突然死亡（ESD）。但是,在该量子系统中几何量子失谐不能完全由于原子的自发辐射和腔衰减而复活。此外,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2几何量子失谐的量,取决于其纯度p,并与其成比例,p的值越小,几何失谐越小。它也表明,在原子自发辐射和腔衰减的情况下,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2的几何量子失谐将经历振荡衰减并最终衰减到零。不过,在没有原子自发辐射和腔衰减的情况下,原子A1A2 ,B1B2和腔C1C2的几何量子失谐却没有衰减。     

等同双原子Jaynes-Cummings模型的量子特性及系统光谱

在全量子理论的背景下提出两个二能级原子分别与一单模腔场相互作用的系统模型,利用量子主方程和数值模拟计算等方法,研究该体系中腔场平均光子数、Mandel's Q因子及二阶量子相关度在非稳态时的变化规律。此外,对体系中原子及腔场中光谱结构进行了分析。结果表明:减小腔场耗散系数,增大原子间耦合系数,体系量子特性愈加明显。体系光谱呈现出Mollow三重峰结构,且原子辐射谱强度远大于腔场辐射谱强度。当原子跃迁频率与腔场跃迁频率为近共振时,Mollow峰值为三峰中最大值。此外,增大原子与腔场间耦合系数,可增大原子光谱的中峰强度;而增大腔场光谱的中峰强度,则需减小原子与腔场间耦合系数。     

三个耦合腔系统中的纠缠特性

本文研究将三个二能级原子分别囚禁在耦合腔A, B和C中, 腔中原子与腔场发生共振相互作用的情况. 采用Negativity熵度量两子系统间的纠缠, 通过数值计算给出了两个原子之间和两个腔场之间的纠缠演化. 讨论了腔场间的耦合强度对纠缠特性的影响. 研究结果表明: 原子间的纠缠与腔场间的耦合系数间存在非线性关系. 另一方面, 相邻腔场腔A和腔B间, 以及腔B和腔C间的纠缠随腔场间的耦合系数增大而减弱, 但非相邻腔场腔A和腔C间的纠缠却随腔场间的耦合系数增大而增强.     

多模腔场与耦合原子之间量子纠缠信息的传递规律

提出了多个“耦合双原子-腔-多模光场”相互作用系统的集合模型,发现了该物理系统中量子纠缠信息的传递规律.即：处于基态的原子以特定速度通过处于纠缠态的腔场时,原子能够将光场的纠缠信息据为已有;反之,纠缠原子以特定速度通过真空场时,原子能把纠缠信息释放于腔中,这样便实现了腔-原子之间纠缠信息的交换传递.利用原子能够捡起、释放量子纠缠信息的特点,进一步实现腔-腔之间异地量子纠缠信息的传递.在不同条件下,量子纠缠信息还可以保持.     

多模光场与二能级原子相互作用的纠缠交换与保持

利用全量子理论，研究了M个二能级原子分别与M个多模光场依赖于强度耦合的相互作用过程.结果表明，控制原子穿越腔场的时间，能够实现量子纠缠信息的传递与保持，即t₁=π/(2λ)时，原子和腔场中的纠缠态可以相互交换，其结果利用数值计算原子纠缠度得以证明；当t₂=π/λ时，原子和腔场中的纠缠态可以各自保持.     

双光子过程耦合腔系统中的纠缠特性

研究了双光子过程原子与耦合腔相互作用系统,给出了系统总激发数等于2时态矢的演化。采用负本征值来描述两个子系统间的纠缠,利用数值计算方法研究了系统中原子与原子间、腔场与腔场间和原子与腔场间的纠缠特性。讨论了腔场间的耦合强度变化对纠缠特性的影响。研究结果表明:随着腔场间耦合的增强,两原子间的纠缠增强,但原子与腔场间和两腔场间的纠缠却减弱。     

光纤耦合双光学腔系统的相干动力学

为了研究量子相干性在腔量子电动力学系统中的动力学和分布特性,基于两个各自捕获原子系综的光学腔建立了双光学腔系统,腔与腔之间由光纤耦合.利用相对熵度量的量子相干性,引入量子相干非平衡性的概念,分析了系统中相干动力学和光纤-腔耦合强度对相干性分布的影响.结果表明:在强耦合极限下,光纤-腔耦合强度的增加有利于保持两腔中的原子的整体相干性;光纤-腔耦合强度、原子-腔耦合强度以及原子数三个参数之间满足特定条件时,腔内的原子相干性可以传输至另一个腔.考虑腔、光纤及原子都存在耗散的情形,对比了不同耗散速率和非耗散情形下的相干性演化,发现耗散使得耦合双腔系统的相干性以及各个腔中的原子相干性发生衰减.     

三耦合腔系统双光子过程中的纠缠特性

研究腔与腔之间通过双光子过程耦合的三耦合腔系统,考虑每个腔囚禁一个二能级原子,并且原子通过双光子跃迁过程与腔场共振相互作用的情况。采用负本征值来度量两个子系统间的纠缠,利用数值计算方法研究了系统中两个子系统间的纠缠动力学特性。讨论了腔场间耦合系数变化对两个子系统间纠缠特性的影响。研究发现,随腔场间耦合系数的增大,两原子间的纠缠增强,两腔场间的纠缠减弱。