Kerr效应对非简并双光子J—C模型中光场相位的影响

应用Pegg-Barnett相位理论研究了高Q Kerr介质腔中的二能级原子与双模光场相互作用系统中光场相位的演化特性,通过计算光场的相位几率分布函数,频率漂移量以相位涨落,分析讨论了Kerr效应对光场相位性质的影响。     

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。     

相干原子束-相干腔场相互作用系统中量子信息的交换传递

利用演化因子给出了相干原子束与相干腔场相互作用系统的演化规律.研究了其相互作用过程,结果表明:量子信息不但可以在相干原子与相干腔场之间相互交换,而且可以在不同相干腔场之间传递.还发现:在普遍情况下,信息交换传递的条件与原子跃迁的频率(ωa,k)及其相对相位(ξ)、光场的频率(ωf,k)及其相对相位(η)、原子与光场的耦合强度(g)和相互作用时间(t)等均有关,但当原子与光场发生共振相互作用时,其条件仅与g、t有关.     

存在相位退相干时原子与光场相互作用的纠缠演化和保持

应用全量子理论研究了存在相位退相干时单模相干光场与一个二能级原子相互作用系统纠缠的时间演化规律;分别讨论了原子—光场耦合常数、光场的平均光子数以及失谐量的大小对场与原子纠缠的影响.结果表明:随着原子—光场耦合常数的增大和光场平均光子数的增加,系统纠缠的振荡频率都会明显增大.不存在相位退相干时,纠缠的时间演化明显受到失谐量的影响,若选取适当的失谐量,系统的纠缠可长时间保持在最大纠缠态.若考虑相位退相干的影响,则在共振情况下系统纠缠的时间演化是一个逐渐衰减的过程,且最终衰减到零;但若存在适当的失谐量,则在初始一段时间内系统的纠缠也是一个波动幅度逐渐衰减的过程,但随着时间的演化,失谐量抵消了相位退相干的影响,使系统的纠缠不再衰减到零.如果增大失谐量,纠缠在初始一段时间内波动的幅度会相应的减小,并且纠缠趋于稳定的时间也随着失谐量的增大而缩短;当失谐量适当时,系统可保持在纠缠相对较大的状态而无消纠缠态.     

Bell态原子与双模纠缠相干光场双光子相互作用系统的量子纠缠

运用全量子理论和数值计算的方法,借助于原子的量子约化熵研究了初始处于Bell态|β00>和| β10>的两原子与双模纠缠相干光场双光子相互作用系统中两原子与双模光场之间纠缠的演化特性.分析了光场强度、光场纠缠度及原子间相互作用强度对原子熵演化特性的影响.结果表明:随着双模光场的平均光子数的增大,原子熵的时间演化曲线逐渐变为规则振荡;增大原子间的相互作用强度,原子熵的振荡频率和振幅都减小;改变双模光场的纠缠度,原子熵的振荡频率和振幅都不发生改变.     

高斯型耦合多光子Tavis-Cummings模型中场与原子的纠缠特性

利用全量子理论,研究了多光子跃迁过程高斯型耦合Tavis-Cummings模型中场与原子的纠缠特性。讨论了多光子原子运动速度、光场初态的平均光子数及跃迁光子数对场与原子之间纠缠特性的影响。结果表明:原子运动速度的变化改变了场熵演化曲线的振荡时域;光场初态影响场熵演化曲线的周期性;跃迁光子数的增加使场熵演化曲线的振荡频率和场与原子之间的平均纠缠度变大。     

与光场依赖强度耦合多光子通道中原子周期量子回声的产生和控制

研究了与光场依赖强度耦合多光子通道中原子态保真度演化,探讨了原子周期量子回声的产生和控制。通过分别考察原子相干分布角、光场平均光子数以及原子跃迁时吸收（或发射）的光子数对原子态保真度演化的影响,获得了产生和控制原子周期量子回声的系统参数,并揭示了原子态高保真输出的物理实质。     

与光场依赖强度耦合多光子通道中原子周期量子回声的产生和控制

研究了与光场依赖强度耦合多光子通道中原子态保真度演化,探讨了原子周期量子回声的产生和控制。通过分别考察原子相干分布角、光场平均光子数以及原子跃迁时吸收（或发射）的光子数对原子态保真度演化的影响,获得了产生和控制原子周期量子回声的系统参数,并揭示了原子态高保真输出的物理实质。     

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。     

含Kerr介质的Λ型三能级原子系统中光场的相位性质

研究了充满 Kerr介质的高 Q腔中与 Λ型三能级原子非共振喇曼作用的单模腔场的相位演化特性 ,分析了光场频率与原子本征频率的单光子失谐量和 Kerr介质对光场相位概率分布、相位扩散和相位频率漂移的影响 .     

Electromagnetically induced transparency in degenerate two-level systems

The evolution of an electromagnetic wave with slowly varying polarization, which interacts resonantly with the medium formed by degenerate two-level atoms, is studied using the wave function approach under the conditions of electromagnetically induced transparency. It is shown that the amplitude of the wave field propagates at the velocity of light in such a medium. The equation obtained for the polarization parameter has a solution in the form of a simple wave. The breaking length is determined. It is shown that the velocity of propagation of polarization waves may be much smaller than the velocity of light. The proposed approach is common for two-level systems with an arbitrary degeneracy. The case of a system with Zeeman degeneracy is analyzed in detail. The dependence of the velocity of propagation of the polarization structure on the amplitude and polarization is determined for an arbitrary level degeneracy. The evolution of the polarization structure in such a medium is discussed.     

在与原子相互作用中光偏振态的量子描述及其演化

应用偏振光的量子理论和斯托克斯算符研究了无克尔媒质和存在克尔媒质情况下，光在与原子相互作用过程中偏振态的演化.研究了偏振光中斯托克斯参量的涨落及其压缩的非经典行为.偏振椭圆、量子光学中的偏振度和斯托克斯参量的信噪比也得到了讨论.结果表明斯托克斯参量及其涨落在时间演化中呈现出被调制的振荡，这些振荡表现出间歇地崩塌和恢复.在与原子的相互作用过程中，光的偏振椭圆不随时间变化，但偏振度却随时间出现振荡.克尔媒质对这些振荡演化有很大影响. 关键词： 斯托克斯算符 斯托克斯参量 量子偏振态 量子涨落     

Light propagation in a strong external magnetic field with regard to quantum corrections

Linearized motion equations for electromagnetic wave field in the external magnetic field have been solved for the PVLAS experiment configuration within the low-energy approximation of quantum electrodynamics. It has been shown that the wave propagation velocity depends on the initial direction of the plane of wave polarization. Dispersion laws corresponding to the waves with mutually perpendicular directions of polarization have been established. The dependence of ellipticity of laser radiation field on initial polarization and the value of the external magnetic field has been obtained. The ellipticity parameter for the configuration of the system used in the PVLAS experiment has been found.     

二能级原子与多模光场简并多光子共振相互作用系统中量子保真度的演化特性

利用全量子理论和数值计算方法研究了多模相干态光场与单个二能级原子通过任意N_j度简并N~∑光子共振相互作用系统中量子保真度的时间演化特性,给出了三模场与原子相互作用过程中光场和原子保真度的数值计算结果,详细讨论了初始平均光子数、原子分布角、原子偶极相位角、光场激发角以及原子简并度等对量子保真度的影响.数值计算结果表明:以上诸多因素对量子保真度影响的结果均导致其发生振荡性变化.光场和原子保真度随着初始光场增强而急剧减小,说明初始光强敏感地影响着保真度的大小;量子保真度的变化快慢程度强烈地依赖于原子简并度及场一原子的耦合系数;原子分布角、光场激发角不同程度地对量子保真度的大小和频率有所影响;而原子偶极相位角的变化对场和原子的量子保真度几乎没有影响.根据这些特性,通过某些条件的约束可以适当控制保真度变化的快慢及其大小.     

de Broglie-Bohm formulation of quantum mechanics, quantum chaos and breaking of time-reversal invariance

A recently developed unified theory of classical and quantum chaos, based on the de Broglie-Bohm (Hamilton-Jacobi) formulation of quantum mechanics is presented and its consequences are discussed. The quantum dynamics is rigorously defined to be chaotic if the Lyapunov number, associated with the quantum trajectories in de Broglie-Bohm phase space, is positive definite. This definition of quantum chaos which under classical conditions goes over to the well-known definition of classical chaos in terms of positivity of Lyapunov numbers, provides a rigorous unified definition of chaos on the same footing for both the dynamics. A demonstration of the existence of positive Lyapunov numbers in a simple quantum system is given analytically, proving the existence of quantum chaos. Breaking of the time-reversal symmetry in the corresponding quantum dynamics under chaotic evolution is demonstrated. It is shown that the rigorous deterministic quantum chaos provides an intrinsic mechanism towards irreversibility of the Schrodinger evolution of the wave function, without invoking ‘wave function collapse’ or ‘measurements’     

多个量子节点确定性纠缠的建立

量子纠缠是一种重要的量子资源,在多个空间分离的量子存储器间建立确定性的量子纠缠,然后在用户控制的时刻将所存储的量子纠缠转移到量子信道中进行信息的分发和传送,这对于实现量子信息网络是至关重要的.本文介绍了用光学参量放大器制备与铷原子D1吸收线对应的非经典光场,而且在三个空间分离的原子系综中确定性量子纠缠的产生、存储和转移.利用电磁感应透明光和原子相互作用的原理,将制备的多组分光场纠缠态模式映射到三个远距离的原子系综以建立原子自旋波之间的纠缠.然后,存储在原子系综中的纠缠态通过三个量子通道,纠缠态的量子噪声被转移到三束空间分离的正交纠缠光场.三束释放的光场间纠缠的存在验证了该系统具有保持多组分纠缠的能力.这个方案实现了三个量子节点间的纠缠,并且可以直接扩展到具有更多节点的量子网络,为未来实现大型量子网络通信奠定了基础.     

射频场控制的磁子能级中单色激光吸收抑制

理论上研究了射频场作用下多塞曼能级系统中单色激光的吸收抑制现象.一束单色线偏振或者椭圆偏振的激光作用于铷原子两能级间,线或椭圆偏振矢量方向与磁场方向垂直.在磁场中冷铷原子能级发生分裂,通过一个射频场将这些磁子能级耦合起来.当扫描射频场频率时,计算表明原子对单色光的吸收谱中出现了透射峰,类似于电磁诱导透明现象,光吸收减弱,光场透射增强.对于线性偏振或者椭圆偏振的单色光均能得到透射增强的结果 .这种现象完全不同于通常光泵磁共振实验中射频场与磁子能级谐振时光被吸收最多的现象.这种扫描射频场频率时单色光的透射增强现象来自于磁子能级间的相干效应.计算表明在扫描射频场频率时单色光吸收谱中出现的透射峰与射频场的拉比频率和椭圆偏振光的左旋和右旋圆偏振成分相关.这种射频场控制的单色光透射增强效应在磁场测量,光信息处理等领域有潜在的应用价值.     

射频场控制的磁子能级中单色激光吸收抑制

理论上研究了射频场作用下多塞曼能级系统中单色激光的吸收抑制现象.一束单色线偏振或者椭圆偏振的激光作用于铷原子两能级间,线或椭圆偏振矢量方向与磁场方向垂直.在磁场中冷铷原子能级发生分裂,通过一个射频场将这些磁子能级耦合起来.当扫描射频场频率时,计算表明原子对单色光的吸收谱中出现了透射峰,类似于电磁诱导透明现象,光吸收减弱,光场透射增强.对于线性偏振或者椭圆偏振的单色光均能得到透射增强的结果.这种现象完全不同于通常光泵磁共振实验中射频场与磁子能级谐振时光被吸收最多的现象.这种扫描射频场频率时单色光的透射增强现象来自于磁子能级间的相干效应.计算表明在扫描射频场频率时单色光吸收谱中出现的透射峰与射频场的拉比频率和椭圆偏振光的左旋和右旋圆偏振成分相关.这种射频场控制的单色光透射增强效应在磁场测量,光信息处理等领域有潜在的应用价值.     

The neutron interferometer as a macroscopic quantum device

Neutron interferometry is a unique tool for investigations in the field of particle-wave dualism because massive elementary particles behave like waves within the interferometer. The invention of perfect crystal neutron interferometers providing widely separated coherent beams stimulated a great variety of experiments with matter waves in the field of basic quantum mechanics. The phase of the spatial and spinor wave function become a measurable quantity and can be influenced individually. High degrees of coherence and high order interferences have been observed by this technique. The 4π-symmetry of a spinor wave function and the mutual modulation of nuclear and magnetic phase shifts have been measured in the past. Recent experiments dealt with polarized neutron beams, which are handled to realize the spin-superposition of two oppositionally polarized subbeams resulting in a final polarization perpendicular to both initial beam polarizations. The different actions on the coherent beams of static (DC) and dynamic (HF) flippers have been visualized.     

半导体中光的相干传播理论(Ⅱ)

本文是关于半导体中光的相干传播理论的第二部分。考虑到电子空穴间的相互作用,我们讨论了光波与半导体的相互作用,得到了描述光激发电子空穴极化波的方程。我们指出只有在激发比较弱时,这组方程才可近似为一组线性方程,电子空穴极化波才可以看作玻色场。本文还着重讨论了分立的激子谱线的相干激发,证明了它可以近似等效于一个二能级系统的激发,等效的二能级系统的能级差和激发的程度有关,等效的二能级“原子”的“浓度”由激子波函数的性质决定。 关键词：