正交相干态的非经典特性

本文研究了正交相干态的非经典特性。结果表明,正交相干态仅为光场振幅偶次幂的最小测不准态,无高阶压缩效应,但存在高阶反聚束效应和亚泊松分布。     

远程操纵光场的非经典性质

考虑双模纠缠相干光场，在其中一束光场中注入一个二能级原子（处于基态和激发态线性叠加态），参与腔QED演化之后，对原子作选择性的测量，通过操纵参数的变化范围，可实现对光场非经典性质的控制。我们经过研究发现：如果对相互作用的时间t以及参与相互作用的相干光场的参数｜β｜实行一定的操纵，对于未参与相互作用的光场｜α｜，我们可以控制改变它的反聚束效应（光子数的亚泊松分布）、压缩效应等一系列的非经典性质，如果选取合适的参数和一定的演化时间，我们可以使原来的相干态光场变为反聚束光场、压缩光场等一系列非经典光场。也就是说，我们通过利用相干光场之间的纠缠关联实现了远程操纵光场的非经典性质这一目的。这一研究结果对于连续变量的量子控制和量子通信具有一定的实际应用价值。     

级联型三能级原子与单模光场耦合系统中的场量子特性

利用J-C模型,采用数值计算方法研究了相干态光场与级联型三能级原子相互作用过程中场的压缩效应和反聚束效应。讨论了选择原子测量对相干态光场与级联型三能级原子相互作用过程中场压缩效应和反聚束效应的影响。     

双模纠缠相干光与Bell态原子系统的光子统计

运用全量子理论并结合数值计算方法,研究了处于Bell态的两个全同二能级纠缠原子与双模纠缠相干光场相互作用系统的光子统计性质.分析了双原子体系的初态、光场的平均光子数、双模纠缠相干光场的纠缠程度以及双原子体系的原子间耦合强度对双模光场的光子统计性质的影响.结果表明：双原子体系的初态为｜β00〉、｜β10〉时,光场在其演化过程中不出现光子的反聚束效应;而当原子初态为｜β01〉或｜β11〉时,在一定的条件下可出现光子的反聚束效应.并且在光场的演化过程中,光子的反聚束效应出现的次数、时间和深度极其敏感地依赖于初始光场的平均光子数,而受到双模纠缠光场的纠缠程度以及双原子间偶极作用强度的影响很微弱.     

压缩真空态的高阶非经典性质

通过高阶压缩效应,高阶反聚束效应和二阶亚泊松分布等统计性质,研究了压缩真空态的高阶非经典性质。采用数值计算方法,讨论了压缩参数对态的高阶非经典性质的影响。研究结果表明:压缩真空态呈现出高阶压缩效应和四阶反聚束效应,并且这些非经典性质均随压缩参数增大而增强。但它未呈现出一至三阶反聚束效应,也没有展示出一阶亚泊松分布和二阶亚泊松分布等特性。     

相干态的叠加态的量子统计性质

本文研究了相干态的叠加态的量子统计性质.结果表明,相干态的叠加态仅存在奇次幂的高阶压缩效应,而不存在偶次幂的高阶压缩效应.给出了高阶压缩和高阶反聚束效应与叠加系数间的函数关系.高阶压缩要求叠加系数的辐角取值满足cosθ>exp(-2|α|²),而高阶反聚束效应则要求0.5π<θ<1.5π.奇偶相干态的有关结果均作为特例应包含在本文的一般结论之中.     

薛定谔猫态的激发态

本文引入一类新的量子态,光子数添加藤定谔猫态,它由光场产生算符反复作用在薛定谔猫态上得到,并研究了在此态上表现出的压缩效应和反聚束效应.结果表明,添加光子数有助于光场出现反聚束效应,却使压缩效应受到抑制.     

三参数双模压缩粒子数态的量子特性

利用有序算符内的积分技术,给出了三参数双模压缩算符,构建了三参数双模压缩粒子数态,并且研究了该量子态的压缩效应、反聚束效应和对Cauchy-Schwartze不等式的违背.给出了量子态产生压缩效应和反聚束效应的条件,以及三参数双模压缩粒子数态的Wigner函数的解析式.讨论了参数变化和光子数变化对压缩效应、反聚束效应和Cauchy-Schwartze不等式的违背的影响.研究结果表明:随光子数的增大,压缩效应、反聚束效应和光场两模间的非经典相关性减弱;另一方面,随参数模的增大,压缩效应增强,但反聚束效应和光场两模间的非经典相关性却减弱.     

扩散过程中弱相干光场的退相干

研究了扩散过程中弱相干光场量子特性的演化.利用正规乘积、反正规乘积和Weyl编序算符内的积分技术,采用热纠缠态表象求解密度矩阵主方程,利用Kraus算符给出扩散过程中密度算符解的表达式,导出初态为弱相干态的量子态密度算符演化规律.讨论了扩散对光场压缩效应和反聚束效应的影响.结果表明:随着扩散过程的进行,弱相干场压缩深度和压缩范围均在减小;扩散初期光场呈反聚束效应,扩散时间大于一定值后反聚束效应消失.     

算符(f(“非汉字符号”))k正交归一本征态的非经典特性

证明了算符(a^f(n^))k(k≥3)的k个正交归一本征态的完备性,引入了反聚束效应和一种新的高阶压缩,研究了算符(a^f(n^))k的k个本征态的反聚束效应和高阶压缩特性.结果表明,这些态可以构成一个完备的希尔伯特(Hilbert)空间,它们均可呈现反聚束效应,且当k为偶数时它们可呈现M阶[M=(n+12)k;n=0,1,2,…]压缩效应 关键词： 算符(a^f(n^))k的本征态 完备性 反聚束效应 高阶压缩     

一种双模叠加态光场的两种非线性高阶压缩效应

本文在发展现有理论的基础上提出了双模及多模辐射场的两种非线性高阶压缩(即N次方Y压缩和N次方H压缩)的定义,根据量子力学中的线性叠加原理构造了一美双模叠加志光场|ψ>,对|ψ>的N次方Y压缩及N次方H压缩效应进行了详细研究.结果表明:双模叠加态光场|ψ>是一种典型的非经典光场,它可具有任意阶的N次方Y压缩及N次方H压缩效应;并且,在一定的条件下,这两种非线性高阶压缩效应均可呈现出周期性变化的特性.文献7的单模辐射场振幅N次方压缩的定义,仅仅是本文所提出的N次方Y压缩和N次方H压缩这两种非线性高阶压缩的一般定义在k=1条件下的特例.     

由多模奇偶相干态组成的第种四态叠加多模叠加态光场的等阶N次方Y压缩

本文根据量子力学中的线性叠加原理,构造了由多模复共轭奇相干态与多模复共轭偶相干态所组成的第Ⅱ种四态叠加多模叠加态光场|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅱ>_q.利用多模压缩态理论,研究了态|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅱ>_q的等阶N次方Y压缩特性.结果发现:1)多模叠加态光场|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅱ>_q中,压缩阶数N为偶数时,只存在等阶N-Y最小测不准态;2)多模叠加态光场|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅱ>_q,在压缩阶数为奇数时,随着腔模总数q、态间相位差(θ_e-θ_o)、各模初相位φ_j以及态的几率幅值r_e和r_o及平均光子数R_j²等取不同的组合定值时,可呈现以下几种状态:①等阶N-Y最小测不准态、②“半相干态”、③“半压缩态”;3)本文构造的多模叠加态|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅱ>_q与文献17、18研究的多模叠加态|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅰ>_q在相同的条件下呈现出完全相同的压缩特性,故态|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅱ>_q与态|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅰ>_q之间存在着“压缩简并”现象.     

第Ⅱ类两态叠加多模叠加态光场的非线性高阶压缩特性研究

本文根据量子力学中的线性叠加原理,构造了由多模(即q模)虚相干态|{iZ_j}>_q及其相反态|{-iZ_j}>_q的线性叠加所组成的第Ⅱ类两态叠加多模叠加态光场|ψ₂⁽²⁾>_q.利用新近建立的有关双模及多模辐射场的非线性高阶压缩理论,首次对态|ψ₂⁽²⁾>_q的两种非线性高阶压缩(即N次方Y压缩和N次方H压缩)效应进行了详细研究。结果表明:1)当N为奇数时,如果各模的初始相位满足一定的量子化条件,而态间的初始相位差在其态间压缩区内连续变化;或者态间的初始相位差取某一特定值,而各模的初始相位在其腔模压缩区内连续变化时,态|ψ₂⁽²⁾>_q就会呈现出周期性变化的、任意阶的N次方Y压缩效应。2)当q·N为奇数时,如果各模的初始相位和满足一定的量子化条件,而态间的初始相位差在上述的态间压缩区内连续变化;或者态间的初始相位差取上述的某一固定值,而各模的初始相位和在其腔模和压缩区内连续变化时,态|ψ₂⁽²⁾>_q就呈现出周期性变化的、任意阶的N次方H压缩效应。3)与文献10相比,态|ψ₂⁽²⁾>_q与态|ψ(2)1>_q这两者之间的压缩情况正好相反。     

多模复共轭奇、偶相干态光场的N次方Y压缩与N次方H压缩

利用新近提出的多模辐射场的广义非线性等阶高阶压缩理论,对多模复共轭奇、偶相干态光场的N次方Y压缩与N次方H压缩特性进行了详细研究.结果发现:①多模复共轭奇相干态光场,压缩阶数N为偶数时,只存在N-Y最小测不准态;而当腔模总数q与压缩阶数的乘积q·N为偶数时,只存在N-H最小测不准态;此外,无论N及q·N为何值,不呈现N次方Y压缩与N次方H压缩效应.②多模复共轭偶相干态光场在一定条件下可呈现出周期性变化的任意阶的N次方Y压缩与N次方H压缩效应.③多模偶相干态光场与多模复共轭偶相干态光场两者的压缩效果和压缩特性完全相同,这种现象称为“压缩简并”.     

Effects on squeezing and sub-poissonian of light in fourth harmonic generation up to first-order Hamiltonian interaction

The effects on squeezing and sub-poissonian of light in fourth harmonic generation (FHG) are investigated based on the fully quantum mechanically up to the first order Hamiltonian interaction in gt, where g is the coupling constant between the modes per second and t is the interaction time between the waves during the process in a nonlinear medium. FHG is a process in which an incident laser beam of the fundamental frequency ω interacts with a nonlinear medium to produce the harmonic frequency at 4ω. The coupled Heisenberg equations of motion involving real and imaginary parts of the quadrature operators are established. The occurrence of amplitude squeezing effects in both the quadratures of the radiation field in the fundamental mode is investigated and found to be dependent on the selective phase values of the field amplitude. The photon statistics of the pump mode in this process have also been investigated and found to be sub-poissonian in nature. It is found that there is no possibility to produce squeezed light in the harmonic mode up to first-order interaction in gt. Further, we have found the case up to second-order Hamiltonian interaction in gt that the normal squeezing in the harmonic mode is directly depends upon the fourth-order squeezing of the initial pump field. This gives a method of converting higher-order (fourth-order) squeezing into normal squeezing in the harmonic mode and vice versa.     

第Ⅰ类两态叠加多模叠加态光场的非线性高阶压缩特性研究

本文在文献20的基础上进一步提出了多模辐射场的N-Y最小测不准态、N-H最小测不准态、N-Y压缩最小测不准态以及N-H压缩最小测不准态等的定义.构造了由多模(q模)相干态|{Z_j}>_q及其相反态|{-Z_j}>_q的线性叠加所组成的第Ⅰ类两态叠加多模叠加态光场|ψ₁⁽²⁾>_q,利用文献20新近提出的有关多模辐射场的两种非线性高阶压缩的定义,首次对态|ψ₁⁽²⁾>_q的N次方Y压缩及N次方H压缩效应进行了详细研究.结果表明,1)当N为偶数时,态|ψ₁⁽²⁾>_q恒处于N-Y最小测不准态;当N为奇数时,态|ψ₁⁽²⁾>_q在一定条件下可呈现出周期性变化的、任意阶的N次方Y压缩效应.2)当q·N为偶数时,态|ψ₁⁽²⁾>_q恒处于N-H最小测不准态;当q·N为奇数时,在另外的条件下,态|ψ₁⁽²⁾>_q则可呈现出周期性变化的、任意阶的N次方H压缩效应.3)N次方Y压缩及N次方H压缩效应的压缩深度与腔模总数q、压缩参数R_j以及压缩阶数N等非线性相关,后者与上述参量的非线性关联程度要比前者的更强.     

压缩态光场在双光子吸收介质中的演化

采用生成函数方法,由光场密度算符主方程,求得光场压缩度s,二阶相干度g^(x)和光子统计分布的严格解析表达式,同时讨论它们随标度时间τ的演化。计算表明,在双光子吸收过程中,虽然压缩度s逐渐减弱,但相当长的时间内光场仍呈现压缩特性;该过程有利于呈现和增强光子反聚束效应和光子亚泊松分布特性;光子分布的振荡特征维持较短一段时间后很快消失。 关键词：     

单模单参数q光场叠加态的压缩及高阶压缩特性

本文构造了一种单模单参数q光场叠加态|Ψ>_q=c(|α>_q+β|0>_q),利用Zhang等人提出的单模辐射场的振幅M次方压缩的定义对态|Ψ>_q的压缩及高阶压缩特性进行了详细的研究.结果发现,在一定的条件下,态|Ψ>_q可存在任意的M次方压缩效应. 最后,通过数值计算还详细研究了态|Ψ>_q的压缩和平方压缩性质.     

Higher-order properties of photon-added coherent states

We have studied a higher-order squeezing and a higher-order sub-Poissonian photon statistics in photon-added coherent states. We obtained analytic forms of the degree of higher-order squeezing and the degree of higher-order sub-Poissonian statistics. We show that the photon-added coherent state |α,m〉 exhibits both higher-order squeezing and higher-order sub-Poissonian character. For two different types of higher-order squeezing, the degree of squeezing becomes bigger when the added photon number is increased. In single-photon-added coherent state, the degree of squeezing depends upon the order of squeezing N. When N is increased, the degree of squeezing becomes bigger in the Hong-Mandel-type higher-order squeezing but becomes smaller in the Hillery-type higher-order squeezing. Also, the higher-order sub-Poissonian character is more pronounced than the usual sub-Poissonian character in the single-photon-added coherent state.