双模SU(2)相干态场与一个Λ型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质

采用全量子理论和数值计算方法, 研究了初始处于SU(2)相干态的双模腔场与一个Λ型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质,讨论了在没有对原子进行态选择测量、 直接对原子进行态选择测量和应用经典微波场并对原子进行态选择测量的三种情况下,两个腔模总光子数、配分参量和耦合系数对光场非经典性质的影响.结果表明,增加两个腔模的总光子数M或对原子进行态选择测量,双模差压缩明显增强;减小配分参量和应用经典场并对原子进行态选择测量,a模光子的亚Poisson统计分布的平均程度变浅,而b模变深;两模间的反相关特征保持不变,增加M或直接对原子进行态选择测量,反相关平均程度变浅;直接对原子进行态选择测量,违背Cauchy-Schwartz不等式. 关键词： SU(2)相干态场')" href="#">SU(2)相干态场 Λ型三能级原子 态选择测量     

双模SU(2)相干态场与一个A型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质

采用全量子理论和数值计算方法,研究了初始处于SU(2)相干态的双模腔场与一个A型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质,讨论了在没有对原子进行态选择测量、直接对原子进行态选择测量和应用经典微波场并对原子进行态选择测量的三种情况下,两个腔模总光子数、配分参量和耦合系数对光场非经典性质的影响.结果表明,增加两个腔模的总光子数M或对原子进行态选择测量,双模差压缩明显增强;减小配分参量和应用经典场并对原子进行态选择测量,α模光子的亚Poisson统计分布的平均程度变浅,而b模变深;两模间的反相关特征保持不变,增加M或直接对原子进行态选择测量,反相关平均程度变浅;直接对原子进行态选择测量,违背CauchySchwartz不等式.

Abstract：

Nonclassical properties of a two-mode field initially in an SU(2)coherent state resonantly interacting with a threelevel A-type atom are investigated by means of the quantum theory and numerical calculations.The dependence of the nonclassical properties on the total photon number of the two-mode,the partition parameter and the coupling constant is discussed for three cases:(1)no state-selective atomic measurement;(2)direct state-selective atomic measurement;and (3)state-selective atomic measurement after the application of a classical field.The results indicate that when the total photon number of the two-mode is increased or the state-selective measurement is performed on the atom,the difference squeezing of two-mode is distinctly enhanced;and when the partition parameter is decreased or the state-selective measurement is performed on the atom after the application of a classical field,the average intensity of the sub-Poisson statistic distribution of mode a is reduced and that of mode b is enhanced;when the total photon number of the two modes is increased or the direct state-selective measurement is performed on the atom,the anti-correlation character between the two modes is preserved,but the average intensity of the anti-correlation is reduced;and when the direct state-selective measurement is performed on the atom,the Cauchy-Schwartz inequality is violated.     

与Λ型三能级原子非共振相互作用的SU(1,1)场的性质

导出了介质中双模SU(1,1)相干态场与Λ型三能级原子非共振相互作用系统的态函数,研究了场模失谐量、克尔介质以及原子初态对场的互关联函数和Mandel Q参量的影响.结果表明:失谐量将削弱光场两模的关联性,并影响场模光子数的统计分布;当SU(1,1)场两模间的光子数之差增大时,失谐量对它们产生的影响变得更弱,此时克尔效应的影响变得明显,它使两模的关联性和光子数的统计分布趋于稳定.     

类Kerr介质中双模SU(1,1)相干态场与Λ型三能级原子相互作用的量子统计性质

导出了类Kerr介质中双模SU(1,1)相干态场与Λ型三能级原子相互作用系统的态函数,研究了Kerr效应对Λ型三能级原子布居概率、双模SU(1,1)相干态场的互关联函数、Cauchy-Schwartz不等式及二阶相干度的影响.结果表明:Kerr效应使原子与光场的耦合减弱,原子布居的崩塌与复苏的周期缩短;在初始光场较弱和较强两种情况下,类Kerr介质对双模SU(1,1)相干态场两模间的相关性、相关程度以及光子的聚束与反聚束效应产生的作用有明显的区别.     

对双模反关联光场非经典特性的远程控制

考虑初始处于纠缠态的两个V型三能级原子之一注入腔场中,并且与初始处于SU(2)相干态的双模场发生共振相互作用的情况。采用数值计算方法研究了双模关联场的非经典特性。讨论了对腔外原子选择性测量、双模总光子数和配分参量对双模关联场的差压缩、柯西-施瓦茨(Cauchy-Schwarz)不等式、模间相干性以及光子亚泊松(sub-Poisson)分布的影响。研究结果表明:对腔外原子的选择性测量或增加两模的总光子数,a模的差压缩和光子sub-Poisson分布都明显地增强,但两模之间的反相关明显地减弱。     

高QKerr介质腔中SU(2)相干态光场与Λ型三能级原子的相互作用

研究了一位于高QKerr介质腔中的SU(2)相干态光场与Λ型三能级原子相互作用系统中,Kerr效应对三能原子布居概率、光子统计分布、光场的模间相关性、Cauchy-Schwartz不等式以及光场差压缩的影响.结果表明,较强的Kerr效应可使原子Rabi振荡呈现明显的崩溃与回复现象,而使场的非经典相关程度减弱,但适当强度的Kerr效应可使光场差压缩程度明显增强.     

双相干态光场与原子依赖强度耦合过程的腔场谱

研究了依赖强度耦合双模J-C模型的腔场谱,给出了激发态原子与双相干态光场双光子共振相互作用过程光谱结构的数值结果.发现腔场谱呈现出复杂的多峰结构.腔场谱的频率灵敏地受两模光子数差q的调谐.     

双模腔场与一个V型三能级原子共振相互作用的量子统计性质

采用全量子理论和数值计算方法,研究了初始处于相干态的双模腔场与一个V型三能级原子共振相互作用的量子统计性质,讨论了在没有对原子进行态选择性测量、直接对原子进行态选择性测量和应用经典微波场并对原子进行态选择性测量的三种情况下,腔模平均光子数、耦合系数及相互作用时间对亚泊松统计、模间相干性、光子聚束反聚束效应和违背Cauchy-Schwarz不等式的影响。结果表明:对原子进行态选择性测量后,亚泊松统计特性明显地增强、模间反相关性明显地减弱、Cauchy-Schwarz不等式总是被违背;两个腔模平均光子数差比较大时,对原子进行态选择性测量后,a模腔场总是呈现反聚束效应。     

远程控制光场的量子统计性质

考虑双模纠缠相干光场,将其中一束光场注入腔中与一个二能级原子发生共振相互作用,总系统在腔量子电动力学演化过程中,对原子作选择性的测量,通过操纵参加相互作用的时间以及选择适当的光场参量可控制未参加相互作用光场的量子统计性质,在一定条件下可产生反聚束、压缩态等非经典光场,并且通过适当的控制和调整这些参量可以改变未参加相互作用光场的反聚束和压缩特性的强弱。这样,通过利用腔与原子之间简单的共振相互作用和相干光场之间的纠缠关联,实现了远程的、无直接量子测量的控制或改变相干光场的非经典性质这一目的。     

Kerr效应对级联型三能级原子与单模腔场相互作用系统原子占居态几率的影响

采用全量子理论,研究了充满Kerr介质的高Q腔中级联型三能级原子与单模相干光场相互作用系统原子占居态几率的时间演化规律;讨论了原子场模间的耦合系数λ、初始场的平均光子数(初始场强)n和 Kerr介质强度系数μ对原子占居态几率的影响.     

增加光子对和减少光子对相干态的统计性质

引入增加光子对相干态|ζ,q;m >_a=a^+m|ζ,q >和减少光子对相干态|ζ,q;-m >_b=b^m|ζ,q >,研究了这些态所描写的光场的统计性质。结果显示当在对相干态的a模增加光子时,两模的平均光子数均增加,亚泊松分布性质增强;当在对相干态的b模取走光子时,b模的平均光子数减少,而a模的平均光子数却增加;b模的亚泊松分布性质减弱,而a模的亚泊松分布性质却增强。我们还计算了场模间的相关度和场模的压缩。     

依赖强度耦合的级联三能级原子系统中双模压缩真空初态场的非经典性质

运用全量子理论研究了依赖强度耦合的级联三能级原子系统中双模压缩真空初态场的压缩及量子统计性质,并讨论了初始光场的压缩参量以及原子—光场单光子失谐量对光场非经典性质的影响.     

W态纠缠实现双腔远程控制原子的非经典特性

考虑将双模纠缠相干光场的两模场同时分别注入两个腔中,初态处于W态的三体纠缠二能级原子中的两个分别在这两个腔内,并且都与光场发生共振相互作用,经腔QED演化之后,对纠缠相干光场进行光子探测和对纠缠原子进行选择性测量,通过操纵相互作用的时间和光场的参数可控制W态中处于腔外的第三个原子的非经典效应,如粒子数布居差的崩塌一回复现象和偶极压缩现象,从而实现了更强地远程控制原子的非经典特性.     

双模SU(2)相干态场与两个耦合原子相互作用的动力学

研究了SU(2)相干态场与两个原子非简并双光子相互作用系统中原子的动力学行为 和双模场的非经典性质,并讨论了双模场的总光子数,配分参量以及原子间偶极相互作用对 它们的影响. 关键词：     

双模腔场中具有不同耦合常数的两原子多光子辐射谱

研究了与双模腔场具有不同耦合常数的两个二能级原子的多光子辐射谱,给出了双模多光子辐射谱的一般表达式.结果表明,当双模腔场分别处于不同数态时,虽然两原子与双模腔场之间具有不同的耦合常数,但对于任意的N₁和N₂(N_i(i＝1,2,)为模i腔场被每个原子吸收或发射的光子数),辐射谱总是关于共振频率ω₀对称分布;并且,当N₁＝N₂时,对于任意的数态光子数n₁和n₂交换,辐射谱不变.上述特点用解析方法给予了解释.计算了非简并双光子情况下的辐射谱,并得到了一些新结果.双模腔场中单原子及具有相同耦合常数的两原子辐射谱可从本文结果分别做为特例而得到.     

两模光场与原子相互作用中光场周期性和频效应-理想Kerr介质腔中非关联双模相干态光场与V型三能级原子相互作用系统中光场的不等阶和压缩效应

利用多模压缩态理论,通过数值计算研究了高Q Kerr介质腔中非关联双模相干态光场与V型三能级原子相互作用系统中双模光场的不等幂次高次和压缩效应,分别绘出了两模光场第一模i次方第二模j次方不等幂次和压缩度的第一正交分量(Sh1_ij),第二正交分量(Sh2_ij)的时间演化曲线.结果表明:1)Kerr介质的存在和嵌放在介质中的V型三能级原子是产生双模光场不等阶和压缩效应的物质条件,二者缺一不可.2)腔中光场和原子发生光子交换是导致双模光场不等幂次和压缩效应的微观机制.3)在不考虑坐标度的情况下,不同条件下的时间演化曲线呈现非常相似的"崩坍-复原-凹谷"式结构,且复原区的波型振荡次数及凹谷区的振荡下降和振荡上升型式一样.4)在χ以及,不变的条件下,不等幂次高次和压缩度时间演化曲线的崩坍-复原-凹谷式结构的持续时间随压缩阶次的升高而缩短,压缩度随压缩阶数的升高而迅速下降.5)在平均光子不变(即,恒定),但Kerr介质不同(即χ变化)的条件下,不等幂次高次和压缩度曲线的周期随Kerr介质的三阶非线性极化系数χ的增加而缩短,幅度则不受Kerr介质的三阶非线性极化系数变化的影响.6)不等幂次高次和压缩效应的持续时间等强烈地依赖于Kerr介质的非线性程度,χ越大不等阶和压缩效应持续时间就越短.在相同压缩幂次的情况下,不等幂次高次和压缩度演化曲线正向幅度随平均光子数的增大而增大.     

高Q Kerr介质腔中二项式光场与原子相互作用

应用全量子理论研究了在高Q Kerr介质腔中, 二能级原子与二项式光场相互作用系统中原子行为和光场的量子特性. 采用数值计算的方法, 详细讨论了光场参量和Kerr效应对原子布居反转和平均光子数的影响.研究发现当二项式光场处在中间态时, 在考虑Kerr效应的条件下,原子布居振荡加剧, 回复时间变短, 系统内平均光子数减少.     

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”.     

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.     

k光子Jaynes-Cummings模型的亚Poisson光子统计特性研究

本文利用量子电动力学理论,首次对 k 光子 Jaynes-Cummings 模型中单模激光场的稳态亚 Poisson 光子统计性质进行了系统研究.结果表明:在一般情况下,激光上能级相对泵浦参量 x_a 具有一个确定的阈值 x_at;当 x_a>x_at时,光场呈现亚 Poisson 光子统计;当 x_a>>x_at时,光场呈现出深度且完全恒定的亚 Poisson 光子统计.在特殊情况下,阈值 x_at-0,这时在激光腔内将直接诱发亚 Poisson 光子统计.随着 k(k≥2)值增加,阈值 x_at降低,光场亚 Poisson 光子统计程度增强.