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.     

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。     

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     

基于光子晶体腔链的量子态传输及相位门的实现

研究了光子晶体腔链中任意两奇数节点间量子态传输及相位门实现的问题。发现在绝热条件下,通过求解原子和光子晶体腔链耦合模型的暗态,可实现一维光子晶体耦合腔链中两个腔之间二维量子态的传输及可控相位门。在量子态传输的过程中若原子与腔的耦合强度足够大,腔的激发态的布居数小到可以被忽略。最后讨论了腔链的长度与相位门保真度的关系以及腔链的长度、初态的制备、腔的衰减、原子与腔的耦合强度对量子态传输保真度的影响。     

腔场耦合的二能级原子荧光谱

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。     

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.     

原子-场强度相关耦合时原子质心平移运动与内态布居的关系

基于原子与腔场共振相互作用及原子-场缀饰态,讨论了驻波腔场中两能级原子与场耦合强度相关时的原子质心的量子化平移运动对原子内态布居间的相互影响。结果表明原子平移运动敏感地依赖于原子的内态布居。特别地,当原子处于两内态等权重同位相迭加态时,平移运动呈现出很稳定的特征。     

Efficient Scheme for the Generation of Atomic Schrodinger Cat States in an Optical Cavity

An efficient scheme is proposed for the generation of atomic Schrodinger cat states in an optical cavity. Inthe scheme N three-level atoms are loaded in the optical cavity. Raman coupling of two ground states is achieved via alaser field and the cavity mode. The cavity mode is always in the vacuum state and the atoms have no probability ofbeing populated in the excited state. Thus, the scheme is insensitive to both the cavity decay and spontaneous emission.     

Efficient Scheme for the Generation of Atomic Schrödinger Cat States in an Optical Cavity

An efficient scheme is proposed for the generation of atomic Schroedinger cat states in an optical cavity. In the scheme N three-level atoms are loaded in the optical cavity. Raman coupling of two ground states is achieved via a laser tield and the cavity mode. The cavity mode is always in the vacuum state and the atoms have no probability of being populated in the excited state. Thus, the scheme is insensitive to both the cavity decay and spontaneous emission.     

高Q腔中原子内态布居对原子平移运动的影响

基于原子作双光子共振跃迁的原子－场缀饰态，讨论了驻波腔场中两能级原子的量子化平移运动与原子内态布居间的相互影响，结果表明原子平移运动敏感地依赖于原子的内态布居，特别当原子处于两内态等权重同相位叠加态时，平移运动呈现出很稳定的特征。     

Physical states and properties of barium titanate films in a plane electric field

The influence of a plane electric field on the phase states of barium titanate thin films under the conditions of forced deformation has been studied. The field dependence of a complete set of material constants has been taken in the region of the c-phase, where polarization losses are absent. The material constants are calculated using equations of the piezoelectric effect derived by linearizing the nonlinear equations of state from the phenomenological; theory for barium titanate. It has been shown that there is a critical value of the field at which the electromechanical coupling coefficient reaches a maximum.     

Effect of Cavity Decay on Entanglement of Ladder-Type Three-Level Atoms and a Two-Mode Cavity Field

Considering the adiabatical approximation and the large detuning condition, we give the effective Hamiltonian of a ladder-type three levels atom interacting with a bimodal cavity field. If two identical three-level atoms are sent through the cavity one by one, a two-atom entangled state can be generated. With the choice of the appropriate interaction time, a maximally entangled state of two atoms can be obtained if decoherence effect is ignored. Moreover, we discuss the effect of cavity decay on four physical quantities including atomic population probability, residual entanglement of the first atom and the cavity field, concurrence between the two atoms, and fidelity for generating atomic EPR state, all of which decrease with the increase of cavity decay when the other parameters are fixed.     

利用置于光腔中的非线性耦合器制备压缩和连续变量纠缠光

利用置于光腔中的非线性耦合器制备了压缩和连续变量纠缠光.通过特征函数方法解析求解了双模腔场满足的主方程.分析发现：在一定的条件下,此系统能产生稳定的双模压缩和连续变量纠缠光,且压缩和纠缠的强度与系统的耦合参量及腔场损耗系数密切相关.     

相位损耗腔中大失谐Jaynes-Cummings模型中熵的演化

研究了一位于相位损耗腔中大失谐下二能级原子与相干态场相互作用系统中，光场线性熵、原子线性熵以及光场－原子系统线性熵的演化，讨论了原子初始状态和光场的平均光子数对各线性熵的影响，结果表明，光场线性熵和原子线性熵的演化都较强地依赖于原子初始状态，而系统线性熵的演化与原子初始状态无关。由于光场平均光子数的增加，光场、原子和系统的线性熵都会增加。     

自旋-轨道耦合对磁性绝缘体磁光Kerr效应的影响

采用单原子能级跃迁模型,导出在同时考虑自旋交换劈裂和自旋轨道耦合时磁光Kerr旋转的微观表达式,并就四能级跃迁情况,研究了磁光效应随原子基态及激发态能级自旋轨道耦合常数的变化规律.结果表明:磁光Kerr旋转角与自旋轨道耦合劈裂能量不成正比;单原子能级自旋轨道耦合常数为正或中间激发态自旋轨道耦合常数为负时,有利于提高磁光Kerr旋转. 关键词： 磁光Kerr效应 自旋轨道耦合 线性响应核 劈裂     

光腔中两组分玻色-爱因斯坦凝聚体的受激辐射特性和量子相变

研究了单模光腔中两组分玻色-爱因斯坦凝聚的基态性质和相关的量子相变.通过利用自旋相干态变换将等效赝自旋哈密顿算符对角化并求得基态能量泛函.基态能量泛函对其经典场变量进行变分并取极小值,得到光子数解和相边界曲线.通过稳定性讨论发现系统除了出现正常相和超辐射相之外,还得到了多稳的宏观量子态;受激辐射来自于原子数反转的集体态,单组分的Dicke系统中并没有此现象;受激辐射只能从一组分的原子中产生,而另外的仍保持在普通超辐射状态.通过调整相关的原子-场耦合强度和频率失谐,超辐射和受激辐射态的顺序可以在原子的两个组分之间互换.