耗散腔中多光子J-C模型中的密度算符间距

研究了腔场存在相位耗散时多光子J-C模型中光场、原子和系统的密度算符间距;讨论了原子初始态、光场强度以及腔场耗散系数对密度算符间距的影响;且比较了不同跃迁光子数下体系的密度算符间距.结果发现:①密度算符间距与原子的初始态密切相关.②光场和系统的密度算符间距在耗散腔中作减幅周期振荡最终达到稳定,达到稳定所需时间随腔的耗散系数增大而缩短;而原子的密度算符间距与腔的耗散无关.③随着光场初始强度的增加,光场和系统与各自初始态的偏离程度增大.④对于双光子跃迁,当腔场存在相位损耗时光场和系统的密度算符间距仍作减幅周期振荡,原子仍周期性的回到纯态.但由于光场与原子的纠缠和退纠缠速率加快,密度算符间距在每个周期内振荡加剧.     

耗散腔中简并Raman耦合系统中光场的相位特性

利用Pegg-Barnett相位理论,研究了耗散腔中两个A型原子与相干态光场在Raman相互作用下光场的相位特性,并讨论了光场平均光子数和腔场耗散系数对光场相位特性的影响.结果表明:当腔不存在损耗时,光场相位分布概率以π/λ作周期性振荡;且在t=nπ/λ时刻,光场和原子是退纠缠的,相位分布概率曲线在极坐标图中呈单叶型结构;但在演化周期内,由于光场与原子的相互作用相位分布概率曲线会劈裂为多叶型结构.当腔场存在损耗时,相位分布概率的叶型结构会向中心扩散最终变为一个圆,即表明在考虑腔场耗散时光场的相位最终会变为随机分布;而且腔的耗散系数越大,光场相位越快趋于随机分布.另外,随光场的平均光子数增大,光场相位分布趋于集中.光场相位涨落受到腔场耗散的影响呈现出衰减周期振荡最终达到稳定值,而且达稳定值所需时间随耗散系数的增大而缩短.     

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.     

混合态下运动原子与相干态光场相互作用的量子纠缠

利用负熵方法,研究了混合态运动原子与相干态光场相互作用系统的量子纠缠特性,讨论了原子初态、场模结构参数、相干场平均光子数、失谐量、跃迁光子数等物理参量对系统纠缠度的影响。结果表明：考虑原子运动时,系统纠缠度在整个时域范围内出现了规则的周期振荡。原子初态趋于纯态时系统纠缠度较高。随着相干场平均光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小,规则振荡的周期不变。随着跃迁光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变大,振荡变得越来越快。随着失谐量的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小。     

混合态下运动原子与相干态光场相互作用的量子纠缠

利用负熵方法,研究了混合态运动原子与相干态光场相互作用系统的量子纠缠特性,讨论了原子初态、场模结构参数、相干场平均光子数、失谐量、跃迁光子数等物理参量对系统纠缠度的影响。结果表明：考虑原子运动时,系统纠缠度在整个时域范围内出现了规则的周期振荡。原子初态趋于纯态时系统纠缠度较高。随着相干场平均光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小,规则振荡的周期不变。随着跃迁光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变大,振荡变得越来越快。随着失谐量的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小。     

相位耗散原子光场耦合系统中光场的相位特性

利用Pegg-Barnett相位理论,研究了耗散腔中多个Λ型原子与相干态光场在拉曼相互作用下光场的相位特性,讨论了原子数、光场平均光子数和腔场耗散系数对光场相位特性的影响。研究表明,当腔不存在耗散时,光场与原子相互作用使相位分布以周期为π/λ振荡;在t=nπ/λ时刻,光场和原子退纠缠,相位分布概率曲线在极坐标图中呈单叶型结构;在演化周期内,光场与原子的相互作用使相位分布概率曲线分裂为多叶型结构。当腔存在耗散时,相位分布概率的叶型结构逐渐演化为以坐标原点为中心的圆,即光场相位最终演化为随机分布;腔的耗散系数越大,光场相位趋于随机分布越快。另外,原子数的变化,并不影响相位分布的叶形结构,只是引起相位涨落周期性振荡的加剧。     

两能级原子与单模腔场共振耦合系统中热态纠缠现象

借助于共生纠缠度, 研究了旋转波和非旋转波近似下共振Jaynes-Cummings模型中二能级原子与单光子腔场的热态纠缠现象. 结果表明：该共振耦合系统中, 存在影响原子与单光子腔模纠缠的临界温度, 当环境温度高于这一温度时, 原子与腔场的纠缠特性消失. 若只考虑实光子跃迁, 这一临界温度仅与原子和腔场的耦合强度有关, 随耦合系数的增大而升高; 若将虚光场一并考虑, 只要实光子跃迁强度与虚光子跃迁强度不相等, 在一定的温度下能很好的保持原子与腔场的纠缠相干性, 当二者相等时, 即使在绝对零度下, 原子与腔场也难以形成纠缠形式.     

好腔中的Bell态原子与纠缠相干态光场相互作用系统的保真度

考虑原子间偶极相互作用,求出好腔中的Bell态原子与纠缠相干态光场相互作用系统的保真度.结果表明,对于理想腔,若原子初始时刻处于相干保持态,系统保真度始终等于1;若原子初始时刻处于其余Bell态之一.腔场初态的平均光子数很小,系统保真度在0～1之间作周期性振荡,随着腔场初态的平均光子数的增加,系统保真度的振荡频率增大,振幅减小.对于好腔,若原子初始时刻处于相干保持态,系统保真度呈指数单调衰减;若原子初始时刻处于其余Bell态之一,系统保真度呈指数振荡衰减,且随着腔场初态的平均光子数的增加,系统保真度的振荡频率增大,振幅减小.     

好腔中的Bell态原子与纠缠相干态光场相互作用系统的保真度

考虑原子间偶极相互作用,求出好腔中的Bell态原子与纠缠相干态光场相互作用系统的保真度。结果表明,对于理想腔,若原子初始时刻处于相干保持态,系统保真度始终等于1;若原子初始时刻处于其余Bell态之一,腔场初态的平均光子数很小,系统保真度在0～1之间作周期性振荡,随着腔场初态的平均光子数的增加,系统保真度的振荡频率增大,振幅减小。对于好腔,若原子初始时刻处于相干保持态,系统保真度呈指数单调衰减;若原子初始时刻处于其余Bell态之一,系统保真度呈指数振荡衰减,且随着腔场初态的平均光子数的增加,系统保真度的振荡频率增大,振幅减小。     

与两等同Bell态纠缠原子相互作用光场的量子场熵

利用全量子理论,并通过数值计算,研究了初始处于Fock态的单模光场与两等同双能级纠缠原子单光子共振相互作用过程中单模光场量子场熵的时间演化特性.结果发现:当两原子初始处于第一种Bell态时,光场量子场熵的时间演化周期为π/g2(2n+1);随着初始光强的增大,光场与原子之间的量子纠缠现象减弱;特别是当时间t为演化周期的整数倍时,场－原子系统处于退纠缠状态.当两原子初始处于第二种Bell态时,光场量子场熵不随时间变化,恒为零.当两原子初始分别处于第三种和第四种Bell态时,光场量子场熵的时间演化曲线呈现不等幅周期振荡现象;并且随着初始光场光子数的增加,光场量子场熵的振荡周期逐渐增大,但振荡幅值逐渐减小.     

相位损耗腔中TaVis-Cummings模型的熵特性

研究了Tavis—Cummings模型中光场存在相位损耗时,原子-光场系统线性熵、原子线性熵和光场线性熵的时间演化特性,讨论了光场的不同量子统计性质、不同的衰变常数和两原子的初始状态对各线性熵的影响。结果表明：光场的不同量子统计性质使得系统线性熵、原子线性熵和光场线性熵均发生明显改变。系统线性熵的演化与原子的初始状态无关,而原子线性熵的演化较强地依赖于原子的初始状态,但与腔场的相位损耗无关。     

DISTANCE BETWEEN DENSITY OPERATORS IN MULTIPHOTON PROCESSES

In this paper we investigate the distance between density operators in multiphoton processes. We study the distances between the time-evolved states of the atom, of the field, and of the total system and their respective reference states, compare them with the atomic inversion as well as the purity of the field, disclose their corresponding relations in various multiphoton processes. The physical interpretations are given by using a fully quantized Bloch equation in the two-photon process.     

原子相干性对双光子Jaynes-Cummings模型动力学特性的影响

本文研究了双光子Jaynes-Cumming模型在初始相干光场较强的条件下(n >>1)对于不同的原子初态原子和场退耦合而形成的各种纯态的确切表达式及演化规律,并运用密度算符间的距离进行了充分的论证.     

位相损耗腔中简并双光子拉曼耦合系统中的熵特性

研究了简并双光子拉曼耦合过程中存在位相损耗时,光场原子系统线性熵、光场线性熵和原子线性熵的特性,讨论了原子相干性和光场平均光子数对各线性熵的影响.结果表明:由于位相损耗的存在使系统的线性熵除初始时刻为零外,其他时刻均大于零,且与原子初始状态无关,即原子相干性对系统线性熵没有影响.当原子初始处于激发态或基态时,原子线性熵呈现出较完美的周期性;而在原子初始处于激发态和基态的叠加态时,原子的线性熵始终为零.随光场平均光子数的增加,各线性熵均会增大. 关键词： 位相损耗 简并双光子拉曼耦合过程 线性熵     

Two-Photon Micromaser with Initial Atomic Coherence

We investigate the quantum dynamics of a two-photon micromaser pumped by atoms injected in the superposition state of the upper and intermediate levels. We simulate a master equation governing the system by the Monte Carlo wavefunction approach and analyse the steady-state behaviour as a function of the atomic transit time. The atomic coherence can effectively enhance the intensity and sub-Poissonian of the cavity field as compared with the atomic mixture. It is also discovered that the phase of the cavity field can be shifted by adjusting the detuning between the atom and field. This result shows that it is possible to manipulate the phase of the cavity field by detuning, due to atomic coherence.     

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。     

Pancharatnam phase for a system of a two-level atom interacting with a quantized field in a cavity

We derive an expression for the Pancharatnam phase for the entangled state of a single two-level atom interacting with a single electromagnetic field mode in an ideal cavity with the atom undergoing either a one- or a two-photon transition. It is shown that the Pancharatnam phase explicitly contains information about the statistics of the field and atomic coherence.     

Entropy and entanglement in the mixed state for a dispersive JC model in a phase-damped cavity

Temporal evolution is studied for total entropy, the entropy difference and the sum of negative eigenvalues of the partially transposed density matrix as quantitative entanglement measurements for JC model in a phase-damped cavity in the dispersive approximation. The cavity field is assumed to be coupled to a reservoir with a phase-damping coupling. The case of a statistical mixture (SM) of coherent states is considered as initial field state. The effects of cavity phase damping on the entanglement between the field and the atom are studied.     

Preparation and control of entangled states in the two-mode coherent fields interacting with a moving atom via two-photon process

We investigate the preparation and the control of entangled states in a system with the two-mode coherent fields interacting with a moving two-level atom via the two-photon transition. We discuss entanglement properties between the two-mode coherent fields and a moving two-level atom by using the quantum reduced entropy, and those between the two-mode coherent fields by using the quantum relative entropy. In addition, we examine the influences of the atomic motion and field-mode structure parameter $p$ on the quantum entanglement of the system. Our results show that the period and the duration of the prepared maximal atom-field entangled states and the frequency of maximal two-mode field entangled states can be controlled, and that a sustained entangled state of the two-mode field, which is independent of atomic motion and the evolution time, can be obtained, by choosing appropriately the parameters of atomic motion, field-mode structure, initial state and interaction time of the system.