囚禁离子非线性Jaynes-Cummings模型量子场熵演化特性

利用VonNeuuman量子约化熵理论研究了驻波激光场与囚禁在谐振势中的离子单量子共振相互作用系统中量子场熵的时间演化特性,通过数值计算详细讨论了Lamb-Dick参数、离子质心在驻波激光场中的位置以及囚禁离子初始状态对量子场熵演化特性的影响.结果表明:Lamb-Dick参数影响囚禁离子与驻波激光场之间量子纠缠的频率和幅度,其值越大离子与光场之间的平均纠缠程度越低;随着离子质心从驻波激光场的波节向波腹移动,二者之间量子纠缠的振荡频率逐渐变慢,纠缠强度逐渐减弱;随着囚禁离子处于激发态概率的减小,离子与光场之间的量子纠缠呈现先增强后减弱的变化趋势.这些特性对于纠缠态的制备以及利用囚禁离子进行量子通讯等信息处理过程有一定的参考价值.     

驻波激光场中囚禁离子内外自由度熵的演化特性

从描述囚禁离子与驻波激光场相互作用的Jaynes-Cummings（J-C）模型出发,导出了囚禁离子谐振动单量子共振激发相互作用的非线性J-C模型。通过求解这一模型下系统态和离子系统熵的演化规律,数值研究了囚禁离子的熵演化与Lamb-Dick参数  、离子在驻波激光场中的位置以及初始声子强度之间的关系。结果表明,离子熵的演化呈现非周期性的振荡。随着参数  的增大,囚禁离子熵演化的振荡频率变大,囚禁离子内外自由度退纠缠的时间变短。当离子质心的位置从驻波激光场的波节移向波腹,囚禁离子熵演化的振荡频率变小,离子与声子自由度退纠缠的时间变长。如果初始声子场强度较小,离子熵随时间的演化强烈地表现为不规则的振荡,且振荡频率较大;随着初始声子场强度变大,离子熵的演化类似于J-C模型中的场熵演化,不规则的振荡频率逐渐变小。     

驻波激光场中囚禁离子的线性熵和量子态转移研究

运用量子纠缠和线性熵理论,研究了驻波激光场中囚禁离子的线性熵和量子态转移。讨论了相干角、离子的相对位相、离子与驻波激光场之间的耦合强度以及失谐量、Lamb-Dicke参数对离子线性熵的影响。结果表明,在一定的条件下可以实现囚禁离子的内态到振动态的相干转移,线性熵随时间的演化呈现非周期性的振荡行为。离子线性熵的最大值随着相干角、离子与激光场之间的耦合强度以及失谐量的增大而减小,随着Lamb-Dicke参数的增大而增大。并且可以通过调节驻波激光场来调节离子与驻波激光场之间的耦合强度和失谐量,从而达到对离子线性熵的控制与操纵,理论上提供了一种调控纠缠的方式。     

驻波激光场中囚禁离子的线性熵和量子态转移研究

运用量子纠缠和线性熵理论,研究了驻波激光场中囚禁离子的线性熵和量子态转移.讨论了相干角、离子的相对位相、离子与驻波激光场之间的耦合强度以及失谐量、Lamb-Dicke参数对离子线性熵的影响.结果表明,在一定的条件下可以实现囚禁离子的内态到振动态的相干转移,线性熵随时间的演化呈现非周期性的振荡行为.离子线性熵的最大值随着相干角、离子与激光场之间的耦合强度以及失谐量的增大而减小,随着Lamb-Dicke参数的增大而增大.并且可以通过调节驻波激光场来调节离子与驻波激光场之间的耦合强度和失谐量,从而达到对离子线性熵的控制与操纵,理论上提供了一种调控纠缠的方式.     

囚禁离子的非线性Jaynes-Cummings模型及其布居数反转演化

从描述囚禁离子与驻波激光场相互作用的Jaynes-Cummings(J-C)模型出发，导出了囚禁离子谐振动单量子共振激发相互作用的非线性J-C模型. 通过求解这一模型的系统状态随时间变化，数值研究了离子布居数反转的演化规律. 结果表明，离子布居数反转演化的崩塌-复原周期与Lamb-Dick参数η和离子在驻波激光场中的位置有关，随着η参数的增大，离子布居数反转的崩塌-复原周期变短，当离子质心的位置从驻波激光场的波节移向波腹时，离子布居数崩塌-复原的周期变长. 关键词： 驻波激光场 囚禁离子 非线性J-C模型 Lamb-Dick参数     

激光驻波场中电子运动与能量分析

采用相对论Lorentz方程,数值计算了高能电子在线极化激光驻波场中的运动过程。计算结果表明,电子能量存在一个临界值,能量超过临界值的入射电子在驻波场中振荡运动的稳定平衡位置由波节变成波腹。在波腹处平行于电场入射的高能电子在强电场作用下速度和能量快速振荡,其振幅包络近似为余弦函数。而在波节处垂直于磁场入射的电子仅在Lorentz力作用下快速振荡,在穿过驻波中心前获得能量,穿过中心后失去能量,电子出射后能量均保持不变。     

频率变化场多光子J-C模型中的量子态保真度

利用多光子J-C模型,考虑场频率随时间以正弦函数形式作小量变化,在旋波近似下,研究了二能级原子通过多光子跃迁与单模辐射场相互作用时的量子态保真度的演化。利用数值计算方法给出了量子态保真度随时间的演化曲线。研究结果表明:场频率随时间正弦函数形式的变化对系统和光场的量子态保真度的演化影响很小,但对原子的量子态保真度的演化具有显著的影响;原子的量子态保真度的演化受场频率变化的调制,场频率振荡的幅值u越大,调制作用越强,在场频率振荡的幅值u大于一定值后,量子态保真度将按场频率周期性的变化规律作周期性振荡;原子初始状态的分布对原子量子态保真度的演化也具有明显的影响。     

玻色-爱因斯坦凝聚原子与Schrodinger猫态相互作用系统中的保真度

利用全量子理论及量子信息保真度理论,研究了薛定谔猫态光场与玻色爱因斯坦凝聚原子相互作用系统中,量子态保真度随时间的演化特性.讨论了光场强度和玻色爱因斯坦凝聚原子间的耦合强度对量子态保真度的影响.结果表明：光场强度可调制量子态的保真效果,而原子间的耦合常数主要影响量子态保真度的振荡频率.     

玻色-爱因斯坦凝聚原子与Schrodinger猫态相互作用系统中的保真度

利用全量子理论及量子信息保真度理论,研究了薛定谔猫态光场与玻色爱因斯坦凝聚原子相互作用系统中,量子态保真度随时间的演化特性.讨论了光场强度和玻色爱因斯坦凝聚原子间的耦合强度对量子态保真度的影响.结果表明:光场强度可调制量子态的保真效果,而原子间的耦合常数主要影响量子态保真度的振荡频率.     

基于频率调制激光驱动的囚禁离子几何相位逻辑门

为了避免激光相位的起伏对几何相位逻辑门保真度的影响, 提出一种基于囚禁离子的量子几何相位逻辑门的新方案。该机制是利用一束频率调制的行波激光场作用于两个囚禁离子上实现的。它的优点有：操作简单,仅需一步就能实现。不灵敏于激光场的相位也不需要对囚禁离子进行个别寻址。     

A scheme of quantum phase gate for trapped ion

We propose a scheme to implement two-qubit controlled quantum phase gate(CQPG) via a single trapped two-level ion located in the standing wave field of a quantum cavity, in which the trap works beyond the Lamb--Dicke limit. When the light field is resonant with the atomic transition $|g\rangle\leftrightarrow|e\rangle$ of the ion located at the antinode of the standing wave, we can perform CQPG between the internal and external states of the trapped ion; while the frequency of the light field is chosen to be resonant with the first red sideband of the collective vibrational mode of the ion located at the node of the standing wave, we can perform CQPG between the cavity mode and the collective vibrational mode of the trapped ion. Neither the Lamb--Dicke approximation nor the assistant classical laser is needed. Also we can generate a GHZ state if assisted with a classical laser.     

几类相干态的量子保真度

在坐标表象下,研究了几类相干态的量子保真度,对于相干态,我们给出了量子保真度的解析表达式,考查了谐振子特征长度 ,平移距离 对保真度的影响;对于相干态 与 的叠加态,考查了初态量子干涉对量子保真度的影响,结论表明：量子保真度呈周期性;与相干态的量子保真度比较而言,当谐振子处于第二类相干态时,量子干涉能抑制量子态失真,当谐振子处于第三类相干态时,量子干涉能抑制量子态失真,也可能加大量子态失真.     

应用相位调制驻波光场制备囚禁离子的暗压缩态

基于囚禁离子与驻波激光场相互作用,应用驻波光场的相位调制的方法,我们提出了一种制备离子振动压缩态的新方法.研究了压缩振幅与调制振幅的关系.我们发现:适当选择调制振幅,可把离子制备在最佳压缩振动态上,并且它们的产生伴随着自发辐射的相消.提出了一种实验构想,并进行了讨论.     

耗散腔中两二能级原子态的自旋压缩,量子Fisher信息和最大自旋涨落

在能量耗散腔中,原子用泡利算符描述,光场用相干态描述,运用密度矩阵理论,得到了两二能级原子密度矩阵元的演化规律,分析了与单模辐射场作用过程中原子态的自旋压缩、量子Fisher信息和最大自旋涨落.结果表明:自旋压缩,大于 的最大自旋涨落可以作为量子纠缠的充分必要判据.自旋压缩, 大于 的最大自旋涨落和量子纠缠,它们互相等价.大于1的Fisher信息与它们之间没有等价关系,但可以作为自旋压缩和量子纠缠的充分判据.     

耗散腔中两二能级原子态的自旋压缩量子Fisher信息和最大自旋涨落

在能量耗散腔中,原子用泡利算符描述,光场用相干态描述,运用密度矩阵理论,得到了两二能级原子密度矩阵元的演化规律,分析了与单模辐射场作用过程中原子态的自旋压缩、量子Fisher信息和最大自旋涨落.结果表明:自旋压缩,大于1/2的最大自旋涨落可以作为量子纠缠的充分必要判据.自旋压缩,大于1/2的最大自旋涨落和量子纠缠,它们互相等价.大于1的Fisher信息与它们之间没有等价关系,但可以作为自旋压缩和量子纠缠的充分判据.     

非线性增光子热态的非经典特性

本文从描述驻波激光场与囚禁离子相互作用的非线性Jaynes-Cummings模型出发,引入一种新的量子态,即非线性增光子热态.采用理论分析和数值计算相结合的方法,研究了Lamb-Dicke参数,温度和激光场的初相位等参数对这种量子态的非经典效应的影响.结果表明:非线性增光子热态的Mandel Q因子随温度的变化存在一个极小值.Lamb-Dicke参数越大,非线性增光子热态的非经典效应就越强.此外驻波场的初相位也对该态的非经典效应有明显的影响.     

Quantum Signatures of Chaos in Adiabatic Interaction Between a Trapped Ion and a Laser Standing Wave

We study quantum motion around a classical heteroclinic point of a single trapped ion interacting with a strong laser standing wave. We construct a set of exact coherent states of the quantum system and from the exact solutions reveal that quantum signatures of chaos can be induced by the adiabatic interaction between the trapped ion and the laser standing wave, where the quantum expectation values of position and momentum correspond to the classically chaotic orbit. The chaotic region on the phase space is illustrated. The energy crossing and quantum resonance in time evolution and the exponentially increased Heisenberg uncertainty are found. The results suggest a theoretical scheme for controlling the unstable regular and chaotic motions.