轴对称晶场中d3离子激发态对4A2基态自旋哈密顿参量的影响

采用完全对角化方法，讨论了三角对称和四角对称下d³离子自旋二重态和自旋四重态对基态⁴A₂(⁴F)自旋哈密顿(SH)参量(包括零场分裂(ZFS)和g因子)的影响机理. 并对影响基态SH参量的四种机理(SO机理，SS机理，SOO机理和SO-SS-SOO联合机理)进行了分析. 结果表明，自旋二重态与四重态对d³离子基态零场分裂都具有重要贡献；而基态g因子主要由四重态决定，二重态对g因子贡献很小. 此外，发现SS机理和SOO机理对基态EPR参量的贡献主要由四重态决定，二重态的影响很小.     

双模SU(2)相干态场与一个Λ型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质

采用全量子理论和数值计算方法, 研究了初始处于SU(2)相干态的双模腔场与一个Λ型三能级原子共振相互作用的光场非经典性质,讨论了在没有对原子进行态选择测量、 直接对原子进行态选择测量和应用经典微波场并对原子进行态选择测量的三种情况下,两个腔模总光子数、配分参量和耦合系数对光场非经典性质的影响.结果表明,增加两个腔模的总光子数M或对原子进行态选择测量,双模差压缩明显增强;减小配分参量和应用经典场并对原子进行态选择测量,a模光子的亚Poisson统计分布的平均程度变浅,而b模变深;两模间的反相关特征保持不变,增加M或直接对原子进行态选择测量,反相关平均程度变浅;直接对原子进行态选择测量,违背Cauchy-Schwartz不等式.     

四态叠加多模光场的等幂次N次方H压缩

根据量子力学中的线性叠加原理,构造了由奇、偶相干态光场所组成的一种新型的四态叠加多模叠加态光场|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅲ〉_q.它是由多模虚奇相干态和多模虚偶相干态这两者的线性叠加所组成的.利用多模压缩态理论详细研究了态|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅲ〉_q的等幂次N次方H压缩特性.结果发现:当腔模总数q与压缩次数N的乘积为奇数时,若各模初始相位和qj＝1φ_j、态间叠加几率幅γ_o、γ_e以及态间相位差θ_e-θ_o等相关参量满足一定的不同条件时,态|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅲ〉_q可分别呈现以下非经典效应:i)等幂次N次方H压缩;ii)"半相干态"效应.     

增光子圆态及其性质

利用光场产生算符的逆算符作用于圆态来构造增光子圆态.讨论了此态的非经典性质,同时计算并模拟出它的维格纳(Wigner)函数.结果表明,在不同光强下,随着激发数的增大增光子圆态光场的平均光子数增加与减少交替地出现;光子激发后,光场的亚泊松统计特性得到增强,压缩效应却受到抑制.维格纳函数图像显示了增光子圆态显著的非经典性质,发现了光子激发与圆态光强的增大都能使量子态由叠加引起的干涉效应明显增强.另外,在不同叠加数的情况下,通过适当选择参量可使维格纳函数具有相同的变化规律.     

第Ⅰ种非对称两态叠加多模叠加态光场的偶数阶等阶N次方Y压缩

本文利用多模压缩态理论,研究了第Ⅰ种非对称两态叠加多模叠加态光场|Ψ_Ⅰ^(ab)Ⅰ>_q的偶数阶等阶N次方Y压缩特性.结果发现:在压缩阶数N取偶数情况下,只要构成态|Ψ_Ⅰ^(ab)Ⅰ>_q的两个量子光场态的强度(即平均光子数)不相等,则当各模的初始相位φ_j^(a)、φ_j^(b)(j＝1,2,3,…,q)、态间的初始相位差(θ_pq^(bI)-θ_nq^(aR))以及与上述的两个量子光场态相对应的各单模相干态光场的光子干涉项之和 ＝[R_j^(a)R_j^(b)cos(φ_j^(a)-φ_j^(b))]等满足一定条件时,态|Ψ_Ⅰ^(ab)Ⅰ>_q可呈现出周期性变化的、任意偶数阶的等阶N次方Y压缩效应.这一结果与现有文献报道的结果截然不同.     

第Ⅵ类两态叠加多模叠加态光场的等阶N次方Y压缩特性研究

本文构造了由多模相干态|{Z_j}〉q与多模虚相干态|{iZ_j}〉q这两者的线性叠加所组成的第Ⅵ类两态叠加多模叠加态光场|Ψ₆⁽²⁾〉q.利用多模压缩态理论,研究了态|Ψ₆⁽²⁾〉q的广义非线性等阶N次方Y压缩特性.结果发现:1)在压缩阶数N＝2p且p＝2l(l＝1,2,3,…,…)的条件下,无论各模的初始相位φ_j(j＝1,2,3,…,q)、态间的初始相位差(θ_pq^(R)-θ_pq^(I))以及各单相干态光场的平均光子数之和 R_j²等如何变化,态|ψ₆⁽²⁾〉q总是恒处于偶数阶等阶N-Y最小测不准态.2)在压缩阶数N＝2p且p＝2l+1(l＝0,1,2,3,…,…)的条件下,当各模的初始相位φj、态间的初始相位差(θ_pq^(R)-θ_pq^(I))以及各单模相干态光场的平均光子数之和 R_j²等分别满足一定的量子化条件(或者在特定的区间内连续取值)时,态|ψ₆⁽²⁾〉q的第一及第二这两个正交分量总可分别呈现出周期性变化的偶数阶的等阶N次方Y压缩效应.     

第Ⅱ种强度不等的两态叠加多模叠加态光场的等阶N次方H压缩1腔模总数与压缩阶数两者之积取偶数的情形

利用多模压缩态理论研究了第种强度不等的非对称两态叠加多模叠加态光场|Ψ_Ⅱ^(ab)〉q的等阶N次方H压缩特性.结果发现:1)当腔模总数q与压缩阶数N的乘积取偶数,亦即qN=2p时,无论p=2m(m=1,2,3,…,…),还是p=2m+1(m=0,1,2,3,…,…),只要各模的初始相位差(φ_j^(a)-φ_j^(b))、态间的初始相位差(θ_nq^(aR)-θ_nq^(bR))及光子干涉项的幅度 1R_j^(a)R_j^(b)等分别满足一定的条件,则态|Ψ_||^(ab)〉q的第一和第二正交分量总可分别呈现出周期性变化的等阶N次方H压缩效应.2)当qN=2p且p=2m+1(m=0,1,2,3,…,…)时,若构成态|Ψ_Ⅱ^(ab)〉q的两个不同的量子光场态中各对应模的强度(即平均光子数)和初始相位相等,亦即R_j^(a)=R_j^(b)和φ_j^(a)=φ_j^(b)(j=1,2,3,…,q),则态|Ψ_Ⅱ^(ab)〉q可呈现出“等阶N次方H压缩简并”现象.     

第Ⅱ种强度不等的两态叠加多模叠加态光场的等阶N次方H压缩——2腔模总数与压缩阶数两者之积取奇数的情形

构造了由多模复共轭相干态的相反态|{-Z_j^(a)*}〉q和多模虚共轭相干态的相反态|{-Z_j^(b)*}〉q的线性叠加所组成的第Ⅱ种强度不等的非对称两态叠加多模叠加态光场|Ψ(ab)Ⅱ〉q.利用多模压缩态理论,研究了态|Ψ(ab)Ⅱ〉q的等阶N次方H压缩特性.结果发现,在腔模总数与压缩阶数这两者之积取奇数,则当各对应模的初始相位、各对应模的初始相位差,态间的初始相位差、以及光子干涉项的幅度之和等分别满足一定的量子化条件时,态|Ψ(ab)Ⅱ〉q的第一及第二正交分量可分别呈现出周期性变化的等阶N次方H压缩效应.这与现有报道的结果截然不同.     

原子运动和场模结构对原子动力学特性的影响

研究了双光子Jaynes-Cummings(J-C)模型中原子的动力学特性,讨论了在不同初态下,原子运动和场模结构对体系中原子反转的演化特性及原子偶极矩k阶压缩的影响.研究结果表明,原子的动力学特性不仅决定于原子和场的初态参量,而且通过时间因子g^Θ(t)=2^-1gt-(4_p)^-1sin(2_pgt)决定于原子的运动速度与场模结构参量.     

第Ⅱ种强度不等的非对称两态叠加多模叠加态光场的偶数阶等阶N次方Y压缩

本文构造了由多模复共轭相干态的相反态|{-Z_j^(a)*}>_q与多模虚共轭相干态的相反态|{-iZ_j^(b)*}>_q这两者的线性叠加所组成的第Ⅱ种强度不等的非对称两态叠加多模叠加态光场|Ψ_Ⅱ^(ab)>_q,利用多模压缩态理论研究了态|Ψ_Ⅱ^(ab)>_q的任意偶数阶等阶N次方Y压缩特性.结果发现:1)在压缩阶数N取偶数,即N=2p的条件下,无论p=2m(m=1,2,3,…,…),还是p=2m+1(m=0,1,2,3,…,…),只要构成态|Ψ_Ⅱ^(ab)>_q的两个不同的量子光场态中各对应模的强度(即平均光子数)和初始相位都不相等,亦即R_j^(a)≠R_j^(b)和φ_j^(a)≠φ_j^(b)(j=1,2,3,…,q),并且 ,则当满足一定的量子化条件(或者在一些闭区间内连续取值)时,态|Ψ_Ⅱ^(ab)>_q总可呈现出周期性变化的、任意偶数阶的等阶N次方Y压缩效应.2)在N=2p且p=2m+1(m=0,1,2,3,…,…)的条件下,若R_j^(a)=R_j^(b)和φ_j^(a)=φ_j^(b)(j=1,2,3,…,q),态|Ψ_Ⅱ^(ab)>_q则可呈现出等阶N次方Y压缩简并现象.     

从离散Wigner函数的角度探讨量子相干性度量

量子相干性是量子信息处理的基本要素,在量子计算中扮演着重要的角色.为了便于讨论量子相干性在量子计算中的作用,本文从离散Wigner函数角度对量子相干性进行了探讨.首先对奇素数维量子系统的离散Wigner函数进行了分析,分离出表征相干性的部分,提出了一种可能的基于离散Wigner函数的量子相干性度量方法,并对其进行了量子相干性度量规范的分析;同时也比较了该度量与l_1范数相干性度量之间的关系.重要的是,这种度量方法能够明确给出量子相干性程度与衡量量子态量子计算加速能力的负性和之间不等式关系,由此可以解析地解释量子相干性仅是量子计算加速的必要条件.     

Quantization of Hénon's map with dissipation II — numerical results

The master equation for a quantized version of Hénon's map with dissipation derived in a preceding paper is here solved numerically for the Wigner quasi-probability density, under conditions of period doubling and classical chaos both in the transient regime and in the dissipative steady state. Approximations of the quantum map by a classical stochastic process are also considered and compared with solutions incorporating non-classical quantum fluctuations.     

Photon-added and photon-subtracted displaced Fock states and their non-classical properties

A new kind of quantum optical state, photon-added and -subtracted displaced Fock states, is introduced by applying the inverse of bosonic creation and annihilation operators to displaced Fock states. The quantum statistical properties of these states are investigated by numerical methods. Numerical results indicate that these states reveal some interesting non-classical properties, such as anti-bunching effects, sub-Poisson distributions and negativities of their Wigner functions.     

双能态自旋-晶格声子耦合量子隧道系统的非经典能态和量子相干耗散

采用关联表象变分波函数方案, 介入三个非经典关联效应, 求解有限温度双能态自旋-晶格声子耦合量子隧道系统的非经典态, 着重研究化解由于粒子自旋-单声子相互作用引起的量子涨落导致双能态系统的退相干性量子耗散. 这三个非经典关联效应是: 1) 声子位移-粒子自旋 (σ_z)间强非绝热关联; 2) 声子压缩态效应及其伴随发生的单声子相干态-声子压缩态两过程相干效应; 3) 由关联表象导致的声子位移(U_D)与声子压缩(U_S)的表象关联非绝热修正. 结果表明: 由于引入粒子自旋-双声子相互作用, 大幅度地增强了声子场压缩态, 特别是更进一步极大幅度地增强了非经典压缩-相干态效应. 因此, 由粒子自旋-单声子相互作用产生的Debye-Walle相干弹性散射效应导致量子隧道项(-Δ₀σ_x)的强烈指数衰减及其伴随严重的量子相干损失的极大幅度的抑制, 并且自旋-晶格声子耦合量子隧道系统的非经典态能量大幅度降低. 关键词： 非经典能态 量子隧穿相干损失 自旋-双声子相互作用 压缩相干态效应     

Quantum properties of nonclassical states generated by an optomechanical system with catalytic quantum scissors

A scheme is proposed to investigate the non-classical states generated by a quantum scissors device (QSD) operating on the the cavity mode of an optomechanical system. When the catalytic QSD acts on the cavity mode of the optomechanical system, the resulting state contains only the vacuum, single-photon and two-photon states depending upon the coupling parameter of the optomechanical system as well as the transmission coefficients of beam splitters (BSs). Especially, the output state is just a class of multicomponent cat state truncations at time t=2π by choosing the appropriate value of coupling parameter. We discuss the success probability of such a state and the fidelity between the output state and input state via QSD. Then the linear entropy is used to investigate the entanglement between the two subsystems, finding that QSD operation can enhance their entanglement degree. Furthermore, we also derive the analytical expression of the Wigner function (WF) for the cavity mode via QSD and numerically analyze the WF distribution in phase space at time t=2π. These results show that the high non-classicality of output state can always be achieved by modulating the coupling parameter of the optomechanical system as well as the transmittance of BSs.     

Long-time death of nonclassicality of a cavity field interacting with a charge qubit and its own reservoir

A measure of nonclassicality of quantum states based on the negative values of the Wigner function (WF) of a charge qubit-field system is proposed. It is found that, the negative values of the field WF are very sensitive to any change in dissipation parameter. The dissipation leads to a long-time death for both entanglement and nonclassicality, and also the coherence of the cavity state is lost completely.     

增光子奇偶相干态的Wigner函数

利用相干态表象下的Wigner算符, 重构了增光子奇偶相干态的Wigner函数.根据此Wigner函数在相空间中随复变量α的变化关系, 讨论了增光子奇偶相干态的非经典性质. 结果表明, 增光子奇偶相干态总可呈现非经典性质, 且在m取奇(或偶)数时, 增光子偶(或奇)相干态更容易出现非经典性质. 根据增光子奇偶相干态的Wigner函数的边缘分布, 阐明了此Wigner函数的物理意义. 同时, 利用中介表象理论获得了增光子奇偶相干态的量子tomogram函数. 关键词： 增光子奇偶相干态 Wigner函数 中介表象 tomogram函数     

利用微脉塞重构腔场的Wigner函数

提出了重构腔场Wigner函数的一种新方案.该方案可以用微脉塞来实现.发现在腔场的Wigner函数与原子的布居数之间存在一个简单的关系.在实验上测得原子的布居数后，进行一个简单的数值积分，就可得到腔场的Wigner函数.以单光子Fock态和Schr?dinger猫态为例进行了数值模拟，发现与用精确公式计算的结果很好地相符. 关键词： 量子态重构 Wigner函数 微脉塞     

Dissipative chaotic quantum maps: Expectation values, correlation functions and the invariant state

I investigate the propagator of the Wigner function for a dissipative chaotic quantum map. I show that a small amount of dissipation reduces the propagator of sufficiently smooth Wigner functions to its classical counterpart, the Frobenius-Perron operator, if . Several consequences arise: the Wigner transform of the invariant density matrix is a smeared out version of the classical strange attractor; time dependent expectation values and correlation functions of observables can be evaluated via hybrid quantum-classical formulae in which the quantum character enters only via the initial Wigner function. If a classical phase-space distribution is chosen for the latter or if the map is iterated sufficiently many times the formulae become entirely classical, and powerful classical trace formulae apply. Received 7 October 1999