激光脉冲作用下囚禁离子在Lamb-Dicke区域精确的量子运动

研究驻波型激光脉冲作用下,囚禁于Paul阱中的单离子在Lamb-Dicke区域的久期运动.通过试探解方法,得到系统的量子力学精确解.基于精确解描述的概率波包串,发现：1）波包串中心以及波包串的高度和宽度受激光脉冲强度的控制,通过调节激光强度可以控制波包串的形变和传播;2）在激光脉冲作用瞬间,离子的能量期待值发生跳变,而在激光关闭时段,有窄的能带形成;3）存在一个激光脉冲强度的临界值,在临界点附近,系统的稳定性发生变化. 关键词： 囚禁离子 激光脉冲 Lamb-Dicke近似 精确解     

激光脉冲作用下囚禁离子的规则与混沌运动

研究驻波型激光脉冲作用下，失谐量足够大时，囚禁于Paul阱中的单离子系统的久期运动.通过分析和数值计算相结合的方法，导出系统的精确解及其描述的时间演化性质，得到系统的规则和混沌运动轨道以及阱频很小时系统进入整体混沌的临界条件,并提出了控制系统共振失稳的方法. 关键词： 激光脉冲 囚禁离子 规则与混沌运动 精确解 稳定性     

双δ激光脉冲作用下Paul阱中单离子的规则与混沌运动

考虑赝势近似下囚禁于Paul阱中的单离子与双δ脉冲型周期势相互作用系统的规则与混沌运动.应用积分方程方法得到系统的经典运动精确解,通过数值方法作出相空间轨道图和平均能量的时间演化曲线.结合分析与数值结果,发现两个有趣的结论.即在离子与单δ脉冲作用出现共振失稳的情形,在双δ脉冲作用下却出现了稳定的规则运动;离子随着双δ脉冲中两个脉冲之间的时间间隔减小而由规则运动转为混沌运动,其平均能量扩散的快慢与混沌运动的混乱程度相关.还研究了系统的共振失稳,发现通过 关键词： 双δ脉冲 囚禁离子 精确解 混沌     

非Lamb-Dicke近似下制备囚禁冷离子的振动相干态

根据非Lamb-Dicke近似下激光-离子相互作用动力学规律,讨论了如何利用一系列的激光脉冲来驱动冷离子,从而从运动基态出发获得一系列振动数态的宏观叠加态.具体研究了这些叠加态的Q函数、Wigner函数和它们的非经典特性,如压缩和反群聚效应等.结果表明,合适地调节各个所用激光的脉冲长度,所产生的叠加态能很好地逼近熟知的振动相干态. 关键词： Lamb-Dicke近似 叠加态 相干态 非经典特性     

脉冲式棘齿势场作用下囚禁离子的规则与混沌运动

考虑赝势近似下囚禁于Paul阱中的单离子与由脉冲式双激光驻波构成的棘齿势场的相互作用.应用积分方程方法得到系统的经典运动精确解，通过数值方法作出相空间轨道并计算由平均速度定义的流，结合分析与数值结果研究囚禁离子的规则与混沌运动特性.与单驻波型激光脉冲情形相比，发现两个重要的棘齿效应：一是脉冲式棘齿势场的作用导致参数空间混沌区域的改变，从而适当调节第二驻波参数，可使离子的规则运动变为混沌运动，或者混沌运动变为规则运动；二是通过分析平均流随激光参数的变化，发现棘齿势场的介入能使囚禁离子作平均意义下的单向输运，随着势场强度增加到混沌区域，流的强度明显减小并改变方向，系统进入混沌运动. 关键词： 脉冲式棘齿势 囚禁离子 混沌 输运     

非Lamb-Dicke近似下制备囚禁冷离子的振动相干态

根据非Lamb-Dicke近似下激光-离子相互作用动力学规律，讨论了如何利用一系列的激光脉冲来驱动冷离子，从而从运动基态出发获得一系列振动数态的宏观叠加态.具体研究了这些叠加态的Q函数、Wigner函数和它们的非经典特性，如压缩和反群聚效应等.结果表明，合适地调节各个所用激光的脉冲长度，所产生的叠加态能很好地逼近熟知的振动相干态.     

制备囚禁冷离子的振动压缩量子态

基于非Lamb-Dicke近似下激光-离子相互作用的动力学规律,讨论了如何利用一系列的激光脉冲来驱动囚禁冷离子.从囚禁冷离子的运动基态出发获得压缩相干态、压缩奇偶相干态、压缩真空态等一系列的振动数态的叠加态.结果表明,只要适当地调节各个所用激光脉冲的长度和相位,总能很好逼近所需要的压缩量子态. 关键词： 囚禁冷离子 激光脉冲 压缩量子态     

囚禁单离子的量子阻尼运动

用包含偶极和四极虚势能项的非厄米哈密顿算符来描述Paul阱中囚禁阻尼单离子在静电场下的量子运动.通过导出和分析系统的精确解,得到在PT对称和不对称情形下的不同实能谱与稳定量子态,以及PT不对称情形的虚能谱和衰减量子态,同时给出相应于不同态的参数区域和存活概率.结果发现该非厄米系统外场参数能惟一确定量子稳定态并导致波函数形态变化,据此提出非相干操控相应量子跃迁的方法.让量子态衰减导致的离子位置期待值的衰减与经典阻尼谐振子的衰减一致,得到虚势能参数与经典阻尼参数的对应关系.所得结果将进一步丰富具有广泛应用背景的囚禁离子动力学.     

非线性囚禁离子模型中振幅平方压缩效应

本文从非线性Jaynes-Cummings模型出发,研究了受驻波场驱动的离子的质心运动振幅平方压缩效应.结果表明,非线性参数η对压缩效应有明显的影响.随着参数η的增大,离子处于压缩态的时间增长,压缩程度加深,但当η越过某一临界值时,离子最大压缩量减小,压缩时间相对变短;另外,驻波场的相位也对压缩效应有明显的影响.     

非线性囚禁离子模型中振幅平方压缩效应

本文从非线性Jaynes-Cummings模型出发, 研究了受驻波场驱动的离子的质心运动振幅平方压缩效应.结果表明, 非线性参数η对压缩效应有明显的影响. 随着参数η的增大, 离子处于压缩态的时间增长, 压缩程度加深, 但当η越过某一临界值时, 离子最大压缩量减小, 压缩时间相对变短;另外, 驻波场的相位也对压缩效应有明显的影响.     

Generation of Schrodinger cat state of a single trapped cold ion

The fidelity of the generated Schrdinger Cat state(SCS) of a single trapped ion in the Lamb-Dicke approximation is discussed.The results show that the fidelity significantly decreases with the values of Lamb-Dicke parameter η and coherent state amplitude α increasing.For η = 0.20 and α = 3,the typical values of experimental parameters,the fidelity is rather low(30%).A scheme for generating the SCS is proposed without making the Lamb-Dike approximation in laser-ion interaction,and the fidelity of the generated SCS is about 99% for the typical values of experimental Lamb-Dicke parameters.     

Position—dependent dynamics of a trapped ion in a standing wave laser

We have investigated the position-dependent dynamics of a trapped ion in a standing wave laser by transforming it to the Jaynes－Cummings-type system under the Lamb－Dicke limit. A variety of novel phenomena are exhibited, e.g. periodic collapse and revival features and long-time scaled revivals of the ionic inversion, depending on its position in the standing wave. Our result provides a way of producing a system equivalent to the two-photon Jaynes－Cummings model in the trapped ion system, with its exact periodicities.     

Simple Approach to the Solution of a Trapped and Radiated Cold Ion Beyond the Lamb—Dicke Limit

Trapping ions outside the Lamb-Dicke limit have been proven to be useful for the laser-cooling and quantum computing.Under the supposition of the Radi frequency much smaller than the Lamb-Dicke parameter,we can use a simple method to analytically solve the system with a single cold ion trapped and radiated beyond the Lamb-Dicke limit,in the absence of the rotating-wave approximation(RWA).Discussion has been made for the limitation of our approach and the comparison of our results with the solutions under the RWA.