铷原子D1线真空压缩光场的产生及态重构

碱金属原子是光量子存储的良好介质,与碱金属原子共振的非经典光场是量子信息处理的重要资源.本文采用周期极化磷酸氧钛晶体作为非线性介质,利用参量振荡过程产生了795 nm(铷原子D1线)的真空压缩光场.通过对平衡零拍探测系统的时域信号进行采集,得到压缩光场不同相位角下的噪声分布;利用极大似然估计法对压缩光场进行了态重构,得到了密度矩阵及相空间的Wigner函数.理论计算了真空压缩场的光子数分布和Wigner函数,并对理论计算结果和极大似然重构结果进行了分析和比较.     

压缩真空态中三能级原子的定态共振荧光

本文得到了与压缩白噪声真空库耦合的三能级原子在强相干驱动场作用下的定态共振荧光谱。结果表明谱分布强烈地依赖于库场压缩性及相干驱动场与库场压缩分量之间的位相差。 关键词：     

铷原子蒸汽中的光偏振旋转效应

对铷原子(⁸⁷Rb)蒸汽中的法拉第旋转、光学偏振自旋转以及二者的叠加旋转效应进行了理论和实验研究.对三种情况下旋转现象建立了简单而有效的理论模型. 实验中把铷原子泡置于自行设计的磁屏蔽腔内, 以屏蔽地磁场的影响.实验选择⁸⁷Rb F=2→F'=3能级D2跃迁线并采用零多普勒光谱 实验结构消除多普勒展宽对实验光谱的影响. 实验中分别观测到了三种旋转现象,实验结果与理论模拟结果非常符合.     

与原子依赖强度耦合双模压缩真空态的量子纠缠

在考虑原子与双模光场依赖强度耦合双光子共振相互作用的条件下,应用量子相对熵研究了双模压缩真空场模间纠缠度的演化.结果表明,在原子与光场相互作用之后,模间纠缠度作周期性的变化.在强场条件下,模间纠缠度总是在初始时刻达到最大值,其变化幅度基本保持不变.在初始场很弱的条件下,纠缠度演化的特点与原子初始状态有关,当原子处于激发态和基态的等概率叠加态时,纠缠度变化的幅度最大.控制原子与光场的作用时间及原子的初态,可以调整双模光场间的纠缠.     

光脉冲在铷原子蒸汽中的减慢与存储的理论与实验研究

光速是描述光子的诸多特性中的一个重要参量,由于真空中光速不变及粒子的速度上限是光速这二个重要的特性,光速一直是人们关注的问题,也是激励一代又一代科学家不断研究的长期课题.     

利用双通道级联型原子库实现辐射场双模压缩真空态

本文研究了利用双级联型四能级原子实现高纯度、强的双模腔场压缩纠缠态。考虑将四能级联型原子注入至一个双模腔中,腔场与原子能级形成共振的相互作用。在原子-腔场弱相互作用下,若原子自发辐射速率远大于腔场的衰减速率,在腔场相干时间内将原子视为腔场的外部环境库,我们推导出腔场所满足的主方程。通过分析主方程并发现:在不考虑腔场真空耗散的情况下,腔场等效地与一个双模压缩真空库耦合,因此在稳态区域处于纯的双模压缩真空态,并且压缩程度只依赖于原子初始上能级的布居;在考虑腔场耗散的情况下,耗散对其纯度的影响大于对纠缠的影响;与单通道原子库情况比较,利用双通道的原子库可以有效地提高腔场的纠缠和纯度。     

纠缠态原子与压缩真空场Raman 相互作用的量子信息保真度

利用全量子理论和数值计算方法研究了两个全同的纠缠二能级原子与压缩真空场Raman相互作用的量子信息保真度.结果表明,系统、原子和场的保真度随初始光场的压缩参数的增加而急剧减小,且与两原子体系的纠缠度和原子间偶极-偶极相互作用强度相关联.     

原子相干态中的压缩现象

计算表明,与场的相干态类似的原子相干态,具有不同于场的相干态的压缩行为;进一步证明:直接类比于(?)(ξ)不能得到“原子压缩算符”.     

纠缠压缩真空态的纠缠转移

通过分析光学分束器对压缩真空态光场的作用,发现如果分束器的输入光是两束具有同样振幅和相位的单模压缩真空态光场,则输出光为双模压缩真空态光场;若分束器的输入光是两束具有同样振幅但有π相位差的单模压缩真空态光场,则输出光仍为两束单模压缩真空态光场.对于双模压缩真空态光场,每个模中容纳的光子数可以是基数或偶数.而对于单模压缩真空态光场,每个模中只能包含偶数个光子.根据这些结果,提出了一个纠缠转移的方案.在这个方案中,两个纠缠压缩真空态光场被用作量子信道,通过利用光学分束器作用和光子数探测的方法,并在经典通讯的帮助下,实现了三个通讯伙伴之间的纠缠转移.     

激发压缩真空态的相位概率分布

应用Pegg和Barnett提出的相位算符和相位态理论,研究了激发压缩真空态的相位概率分布特性.数值计算结果表明,激发压缩真空态的相位概率分布主要受到相位参量和压缩参量的调节,相位参量使相位概率分布呈峰值结构,压缩参量的变化将影响相位概率分布的峰值强度,此外激发光子数对相位概率分布也有较大的影响.     

压缩真空中梯形三能级原子的辐射压力

研究了压缩真空中梯形三能级原子在单色行波场中的辐射压力。从系统的哈密顿量出发,利用玻因-马尔可夫近似,推导出了原子的光学布洛赫方程。此时用数值方法求得布洛赫方程的稳态解,然后用图示法考察了原子的辐射压力随双光子失谐、拉比频率、自发发射率等参量的依赖关系。结果表明：单光子跃迁和双光子跃迁可导致辐射压力出现各自的多普勒位移共振峰;辐射压力表现出较宽的失谐范围且强烈依赖于压缩参量以及压缩真空和相干光之间的相位关系。当相位满足匹配条件时,辐射压力减小。     

双光子过程中任意初态原子的信息熵压缩

运用量子信息熵理论研究了双光子过程中任意初态二能级原子与相干场相互作用的信息熵压缩，讨论了系统初态对原子信息熵压缩的影响. 并且比较了分别从基于信息熵不确定关系和海森伯不确定关系出发得出的结果. 结果表明通过选择适当初始的原子分布角，原子的混合度和相干场的位相角，可以分别控制原子信息熵压缩的偶极矩分量数、压缩频率、压缩幅度和压缩方向. 当原子反转为零时，基于海森堡不确定关系的方差压缩定义不再有效，而信息熵压缩实现了对原子压缩效应的高灵敏量度. 关键词： 二能级原子 双光子过程 信息熵压缩 方差压缩     

双模压缩真空态与原子相互作用中的量子纠缠和退相干

考虑双模压缩真空态光场与环境(原子)通过双光子过程发生相互作用,分别用量子约化熵和量子相对熵研究了在此作用过程中双模光场和原子间的纠缠以及双模光场的模间纠缠 关键词： 双模压缩真空态 量子纠缠 量子约化熵 量子相对熵     

利用原子-腔场喇曼相互作用制备纠缠压缩真空态

提出了利用量子态腔场与原子的喇曼相互作用制备纠缠压缩真空态的方案.在该方案中,一个初始制备在基态的原子被依次送入几个初始制备在压缩真空态的微腔中.通过控制原子的运行速度,使原子与每一个腔具有相同的相互作用时间.当原子与腔场发生相互作用,原子与腔场产生纠缠之后,进行原子的测量.当原子被测量处于基态或激发态时,按照量子力学波包塌缩原理,腔场态将塌缩到相应的纠缠压缩真空态.对纠缠压缩真空态的纠缠性质也进行了简略的讨论.     

压缩真空态光场中两能级原子的双光子荧光的反聚束效应

利用已得到的原子约化密度算符主方程，研究了两能级原子与宽带压缩真空态光场的双光子相互作用．通过求解双光子Bloch方程，利用量子回归定理，得到双光子荧光的二阶关联函数．在此基础上讨论了原子的双光子荧光的反聚束效应． 关键词：     

压缩真空态光场中二能级原子的简并双光子荧光谱

利用原子约化密度算符主方程的方法研究了多模压缩真空态光场中二能级原子的双光子荧光谱，我们发现存在一种Ｒａｂｉ振荡阈值，在阈值之下原子的简并双光子荧光谱呈现洛仑兹线型单峰结构，在阈值之上具有三峰结构，其三峰的线宽和峰高均呈现很强的相敏性，中峰线宽可小于热光场中的线宽，但大于真空场中双光子的自然线宽，两边峰的线宽随压缩光的强度增大而增宽，边峰到中峰的距离也依赖于压缩真空态光场的压缩特征。     

双模压缩真空态与运动原子相互作用系统的场熵演化特性

利用全量子理论,研究了双模压缩真空场与运动原子相互作用系统的场熵演化特性,讨论了不同初始状态态下原子的运动速度、模场结构对场熵的影响。结果表明,场熵通过时间因子sin2(εpgt/2)度与场模结构参数,原子运动和场模结构引起了附加的“熵振荡”。     

压缩真空态与压缩单光子态的相干叠加态的非经典性质

通过对量子比特态进行压缩操作,获得压缩真空态与压缩单光子态按一定的权重比例叠加而成的相干叠加态,此相干叠加态与压缩参数和权重因子有关,研究其非经典性和非高斯性.研究结果表明,通过压缩使得量子比特态的光子数分布范围变宽了.特别是从亚泊松分布和Wigner函数负定性情况分析了该量子态的非经典属性,从Wigner函数的边缘分布角度观察了该量子态的非高斯性.发现调节权重因子和压缩参数可以改善该态的非经典性和非高斯性.     

对应于铯原子D_1线正交压缩真空态光场的制备

对应于碱金属原子吸收线的非经典光是量子信息网络中重要光源之一,近年来受到人们的广泛关注。而对应于铯原子D_1线的非经典光场由于其独特的波长在固态量子信息网络中有重要应用前景。采用连续单频钛宝石激光器作为光源,将输出的锁定于铯原子D_1线的894.6nm激光通过外腔倍频产生447.3nm蓝光,再用于抽运由周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体作为非线性介质的连续简并光学参量振荡器,获得铯原子D_1线的单模正交压缩真空光。光学参量振荡器阈值为39mW,在注入抽运光功率为30mW时,利用平衡零拍探测装置测得2.8dB正交压缩度。考虑到探测效率,光学参量振荡器输出光场的实际压缩度为4.4dB。