宏观量子叠加态（薛定谔猫态）特性

薛定谔猫态是宏观可区分的量子叠加态，本文推导两个成份的光学猫态的平均光子数，二阶相干度的表达式及猫态的光子数分布，揭示出猫态的某些性质。     

增加光子纠缠相干态的统计性质

引入了增加光子纠缠相干态.研究了在纠缠相干态的某个模上加入光子对光场统计性质的影响.由于两个场模间的纠缠,在a模上加入光子不但可以使a模的平均光子数增加,也可以使b模的平均光子数发生变化(增加或减少).加入光子后,光场的亚泊松分布和压缩特征得到明显增强. 关键词： 纠缠 增加光子态 统计性质     

光子扣除(增加)压缩真空态与压缩猫态的保真度

解析推导了任意光子扣除(增加)压缩真空态与压缩猫态的保真度. 研究表明,无论是光子增加还是光子扣除,最大保真度都随光子增加或扣除数目的增加而增加,且最大保真度对应的叠加态振幅也增加;此外,对于相同数目的增加和扣除光子数,光子增加后的最大保真度所对应的叠加态振幅比光子扣除所对应的叠加态振幅要大,而最大保真度略小一些. 尽管目前从实验上实现光子增加比光子扣除困难较大,但光子增加也可以成为获得大振幅猫态的一个有力手段. 关键词： 光子扣除压缩真空态 光子增加压缩真空态 压缩猫态 保真度     

光子计数分布与生物光子辐射特性

本文应用光子计数分布的理论及生物系统超微弱光子辐射的测试数据对生物光子场的辐射特性进行研究,提出生物光子场基本上属于高斯场的观点,并认为它至少是由两个独立部分的光子辐射叠加的结果;其一是纯相干态的相干辐射;另一则为热平衡浑沌态的热光源辐射。文中最后讨论了生物光子辐射的产生机制。     

圆柱形散射子二维光子晶体的态密度与局域态密度

二维光子晶体只有赝带隙,因此能否利用二维光子晶体有效控制原子自发辐射是令人感兴趣也是有实际意义的问题。其中最重要的因素是态密度和局域态密度的性质。采用平面波展开结合晶体群论的方法计算了二维正方格子光子晶体的态密度和局域态密度。其中散射子为空气圆柱,放置在均匀的电介质背景上。结果显示两个特点:第一,总态密度和局域态密度在原来二维光子晶体赝带隙处虽然已经不为零,但是取值明显低于赝带隙范围之外的值,即存在一个准光子带隙。第二,局域态密度在空气散射子界面处发生突变,空气散射子区域的局域态密度相对较大,这可由电位移矢量的连续性来理解。由于这两个特点在其他二维光子晶体中也被发现过,它们可能是普遍存在的。     

光缔合过程中多光子振转态选择性跃迁

研究了光缔合过程中OH分子基电子态的振转态选择性跃迁. 计算结果表明通过选择适当的初始碰撞能与光场参数,两碰撞原子可以利用三光子、四光子与九光子跃迁,从连续态跃迁至目标态. 通过选取较低的光场频率,增加跃迁至目标态的光子数来控制分子布居跃迁至较低的振转态. 在光缔合过程中, 部分缔合的分子通过中间态与背景态重新发生解离,解离过程降低了目标态的布居分布.     

三粒子纠缠相干态的隐形传态

提出了一个利用一个两粒子最大纠缠相干态和一个三粒子纠缠相干态作为量子信道进行三粒子纠缠相干态隐形传态的方案.该方案只需线性光学操作和双模光子数测量.计算结果表明,应用本方案的设置,隐形传态成功的概率与所用的相干态的平均光子数有关,反映了纠缠相干态的非正交特性.     

与Glauber-Lachs态相互作用的双原子间的纠缠演化

利用全量子理论,对伴随多光子跃迁时与Glauber-Lachs态相互作用的两个原子间的纠缠特性进行了研究,主要讨论了相干平均光子数、热平均光子数和跃迁光子数对系统中原子间的纠缠特性的影响.结果表明:系统中原子间的纠缠度是相干平均光子数的非单调函数;随着热平均光子数和跃迁光子数的增加,系统中原子间的纠缠度有减小的趋势,伴随双光子跃迁时系统中原子间的纠缠度随时间的演化呈现周期性.     

基于光子晶体塔姆态的带隙分裂

将由两个一维介质层光子晶体组成的异质结拓展为超晶格结构,分析了该结构的能带和透射谱。该超晶格结构可以产生多个界面隧穿态,它们之间的耦合可产生新的通带。研究结果表明,该通带的宽度随光子晶体的周期数变化,而通带的中心位置保持不变。当光子晶体周期数取特定值时,这个通带将发生分裂,在带间产生零相位带隙或π相位带隙。     

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。     

光子的自旋与光波的偏振

从宏观以及微观两个方面对光子的自旋与光波的偏振态作了简要的说明,并从原子角动量的变化规律说明了角动量与光子自旋之间的关系,也为进一步研究光的本性提供了一些观点。     

基于弱非线性实现非破坏性测量两光子Bell态及三光子Greenberger-Horne-Zeilinger态

基于弱非线性及线性光学元件提出非破坏性测量两光子Bell态及三光子 Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)态方案. 方案中, 首先应用光束分束器及交叉克尔非线性介质对两光子Bell态进行对称性分析, 进而结合控制非门提出三光子分析方案实现对八个三光子GHZ态完全且非破坏性区分. 关键词： Bell态测量 Greenberger-Horne-Zeilinger态测量 弱非线性 量子非破坏性测量     

基于低品质腔的多光子纠缠纯化方案

基于低品质腔,我们提出了一个光子系统的多体纠缠纯化方案(multipartite entanglement purification protocol,简称MEPP).在这个方案中,通过执行比特反转纠错和相位反转纠错这两个步骤,多光子缠态就能够被纯化.而且可以重复这两步,来得到一个高保真度的纠缠光子态.通过光子在低品质腔中的输入输出过程,光子极化态的宇称能被非破坏性的探测.不同于其他的MEPP,这个方案在目前的实验条件下是非破坏性的而且是可行的.     

增光子二模纠缠相干态的纠缠特性及其通过腔量子电动力学的制备

分析了增光子二模纠缠相干态的纠缠特性,得到共生纠缠度的解析表示式.结果表明:增光子二模纠缠相干态的共生纠缠度与叠加态的相位有非常灵敏的关系.提出了一种制备增光子相干态和增光子二模纠缠相干态的方法,其制备过程为首先把增光子相干态转化为相干态与真空态一种特殊的叠加态(叠加系数与相干态振幅有关),再通过位于高Q腔内的原子与经典激光场的相互作用,从而实现增光子相干态的制备.通过一个飞行原子先后与两个光腔中光场相互作用可以实现增光子二模纠缠相干态的制备.     

增光子二模纠缠相干态的纠缠特性及其通过腔量子电动力学的制备

分析了增光子二模纠缠相干态的纠缠特性,得到共生纠缠度的解析表示式.结果表明:增光子二模纠缠相干态的共生纠缠度与叠加态的相位有非常灵敏的关系.提出了一种制备增光子相干态和增光子二模纠缠相干态的方法,其制备过程为首先把增光子相干态转化为相干态与真空态一种特殊的叠加态(叠加系数与相干态振幅有关),再通过位于高Q腔内的原子与经典激光场的相互作用,从而实现增光子相干态的制备.通过一个飞行原子先后与两个光腔中光场相互作用可以实现增光子二模纠缠相干态的制备.     

激发纠缠相干态的统计性质

将玻色湮灭算符的逆算符作用在纠缠相干态的一个模上得到激发纠缠相干态.该量子态是玻色湮灭算符的偶次幂本征态;由于两个场模间的纠缠,在a模上增加光子不但可以使a模的平均光子数增加,也可以使b模的平均光子数发生变化;当a模上增加光子后,两个场模的亚泊松分布特性和Cauchy-Schwartz不等式的破坏都得到了增强,但模间反关联度反而减弱.     

宏观场与环境作用过程中的纠缠突然死亡与突然产生

研究了两个初始处于纠缠相干态上的宏观场各自独立地与一个环境相互作用的系统, 环境对腔场的影响只体现在腔场光子数的泄漏上. 采用共生纠缠(concurrence)度量两个宏观场间的纠缠, 并给出宏观场纠缠的解析解, 以分析这种系统中宏观场纠缠的动力学特性. 研究表明当场的初始平均光子数较大时, 即使很小的光子泄漏率也会导致腔场间出现纠缠突然死亡现象. 同时研究结果也表明光子从腔场泄漏到环境后会导致两环境间的纠缠突然产生, 而这种纠缠产生的时机直接与腔场的初始光子数相关. 本文还进一步发现在大光子数的情况下, 在任何时刻任意一个腔场与任意一个环境间都不会产生纠缠. 关键词： 纠缠相干态 环境 纠缠突然死亡 纠缠突然产生     

非线性压缩单光子态的位相概率分布

利用f-谐振子的产生和湮灭算符的逆算符，构造了两个非线性压缩单光子态，并借助于Pegg—Barnett位相算符公式和数值计算方法，研究了它们的位相概率分布。结果表明，两个非线性压缩单光子态的位相概率分布不同；与通常的压缩单光子态、非线性压缩真空态不同，在这两个非线性压缩单光子态中，其位相概率分布能明显地反映出不同的量子位相信息和干涉特性。     

基于六光子双数态的量子增益显微成像

基于六光子双数态，研究了两输出光子计数测量方案的最大似然估计量及其相位灵敏度，并用最大似然估计量重构双折射样品的二维显微图像。数值结果表明，两组两输出测量方案可以避免暗点处的相位灵敏度发散，从而克服显微图像的散斑问题。与单光子情况相比，重构的图像整体品质因子接近于理想的六光子双数态增益因子。     

纠缠相干态的纠缠浓缩

利用线性光学元器件对光场量子态进行操纵,可以实现远程的量子纠缠调控和量子通讯.通过分析光学分束器对相干态光场的作用,发现当初始光场态是两个两部分纠缠态的直乘时,让其中的两模通过光学分束器作用后再对其进行光子计数,另外两模将会塌缩到新的纠缠态.基于这个特点,提出了一个实现部分纠缠相干态纠缠浓缩的方案.在这个方案中,两个部分纠缠相干态被用来作为量子信道,通过光学分束器作用后对光场进行光子数探测时,如果测量到光场的两模分别处于奇光子数态和零光子数态,则光场另外的两模将塌缩到最大纠缠态,从而完成纠缠浓缩的过程.计算结果表明,对于纠缠相干态,无论其初始的纠缠是多么微弱,利用这种方法总有一定的几率可以从中提纯出最大纠缠态.