前沿动态

建立两光子间强相互作用系统
　　在自由空间中的两个光子之间不相互作用，光波彼此擦身而过不会相互影响。然而，对于量子技术的许多应用，光子之间的相互作用却至关重要。奥地利维也纳理工大学的一个科学家团队现成功在两个单光子之间建立起强大的相互作用系统，由此向轻拍校验（ tap-proof ）量子通道或建立光学逻辑门发送信息迈出了重要一步。该研究成果发表在最新一期的《自然-光子学》杂志上。     

多光子Tavis-Cummings模型中两纠缠原子的纠缠演化特性

研究了两个纠缠的二能级原子通过多光子跃迁与单模相干光场进行耦合相互作用系统中两原子纠缠的演化特性.计算分析表明，两个原子之间的纠缠呈现出周期性的演化特性，初始两原子的状态、原子间的偶极相互作用、相干光场的参数以及跃迁光子数对两个原子的纠缠有着显著的影响；并发现两原子初始处于某最大纠缠态时，两原子会永远处于该最大纠缠态，因此这一类最大纠缠态可以作为一种量子信息存储器.     

两能级原子与辐射的相互作用

本文研究了两个两能级原子与辐射的相互作用。在不同的初始条件下，得到了原子处于高能态的几率以及辐射场中的光子数随时间的变化规律。     

多光子Tavis-Cummings模型中两纠缠原子的纠缠演化特性

研究了两个纠缠的二能级原子通过多光子跃迁与单模相干光场进行耦合相互作用系统中两原子纠缠的演化特性.计算分析表明,两个原子之间的纠缠呈现出周期性的演化特性,初始两原子的状态、原子间的偶极相互作用、相干光场的参数以及跃迁光子数对两个原子的纠缠有着显著的影响;并发现两原子初始处于某最大纠缠态时,两原子会永远处于该最大纠缠态,因此这一类最大纠缠态可以作为一种量子信息存储器. 关键词： 量子纠缠 部分转置矩阵负本征值 纠缠原子 相干态     

"两原子-双模腔场"系统的腔场谱

研究了存在偶极相互作用的两等同原子与双模腔场共振相互作用双光子过程的腔场谱,研究发现,当两模初态都为光子数态或相干态时,两模腔场谱之间有很强的相互影响,在两模场强相同时,两划的光谱结构也相同,且在强场下呈现三峰结构;当两模初态场强不同时,较强的一模出现简单的单峰结构,而较弱模光谱中三峰的距离随另一模光子数的增加而增大。当两模均为压缩真空态时,在强场下得到经典共振荧光谱,且两模腔场谱之间的相互影响很弱。     

双模竞争模型中光子的统计性质

运用全量子理论研究了双模竞争模型中光子的统计性质,讨论了原子与双模光场相互作用的相对耦合强度对光子统计性质的影响。数值计算结果表明,双模光场的光子周期性地呈现反聚束效应,光场两模之间总是呈现负相关,并且,这种相关大部分时间为非经典相关。     

混合腔光力系统的双光子散射

混合腔光力系统同时包含一次和二次光力相互作用。本文研究了混合腔光力系统中的双光子散射问题。在Wigner-Weisskopf框架下,通过求解散射过程,获得了混合腔光力系统散射态的解析表达式,揭示了双光子散射的4个物理过程：1)双光子均被直接反射,不进入腔中;2)一个光子被直接反射,另一个光子入射进腔中;3)两个光子按次序先后入射进腔中,但腔中最多只有一个光子;4)两个光子均入射进腔中。通过分析双光子散射谱,发现在该散射过程中可以产生双光子频率反关联,并且发现了混合腔光力系统中的参数与双光子散射谱特性之间的联系。该研究不仅提供了一种产生关联光子对的散射方法,而且提出了一种表征光力系统参数的光谱方法。     

原子动量的量子测量

我们讨论了一个二能级原子与光场相互作用系统，在远离共振的情况下，当光子与原子之间的发生了动量交换时，通过对光场与原子之间纠缠态测量，得知原子的动量信息。     

单模辐射场与N个原子相互作用理论

用玻色算符的三维型哈密顿量描述单模辐射场与Ｎ个两能级原子的相互作用。在原子系统处于低能态。光子数很大的初始条件下，得到了作用系统的动力学变化规律。     

非旋波近似下二能级原子与单模腔场相互作用过程中原子占居几率的动力学性质

采用相互作用绘景,用完全量子化方法研究了两个耦合二级能原子与单模腔场相互作用过程中,原子能级占居几率的量子动力学性质,讨论了原子间耦合系数g,平均光子数n与激发场频率ω对上述性质的影响,揭示了原子耦合与原子-场相互作用之间的联系.     

Kerr介质腔中非关联双模热光场与V型三能级原子相互作用中的场关联特性

研究了Kerr介质腔中非关联双模热光场与V型三能级原子相互作用过程中的场关联特性.通过数值计算和图形分析,讨论了平均光子数、Kerr介质、失谐量以及耦合系数对场的关联特性的影响.结果发现:当V型三能级原子与两模光场发生相互作用时,非关联双模热光场将发生关联,且关联强度与耦合强度、失谐量和Kerr系数有关.当两模热光场和裸原子发生对称相互作用时,两模光场始终处于正关联;增加一模光场的平均光子数,两模光场的关联减弱;Kerr介质和失谐量的增加将削弱两模场的关联;当两模光场与原子发生不对称相互作用时,假设g1>g2,两模光场的关联特性在正关联和反关联之间交替出现.保持场一模的平均光子数不变,增加场另一模的平均光子数,反关联特性消失.     

双模SU(2)相干态场与两个耦合原子相互作用的动力学

研究了SU(2)相干态场与两个原子非简并双光子相互作用系统中原子的动力学行为和双模场的非经典性质,并讨论了双模场的总光子数,配分参量以及原子间偶极相互作用对它们的影响.     

两原子与数态场相互作用系统中纠缠的调控

通过计算并发度研究了两个处于初始激发态的两能级原子与数态场相互作用系统的纠缠动力学特性,并讨论了场的光子数、原子和场的失谐量以及原子操作对并发度的影响。结果表明当不存在原子操作时,两原子之间的纠缠出现突然产生现象,并且可以通过调节光子数和原子与场的失谐量来控制产生纠缠的阈值时间和纠缠的最大值。当存在原子操作时,两原子之间的纠缠随着时间的演化可以立即产生,而且通过对经典场的操作和控制可以实现两原子之间纠缠的调控。     

微腔中两原子缀饰态的二光子衰变

研究了微腔中原子衰变问题。考虑微腔中存在两个原子，两原子与腔场强耦合形成的缀饰原子与腔壁相互作用在特定初始条件下的衰变问题，指出在腔场中该衰变方式下，腔场光子数越多、衰变则越强     

两原子与双模腔场的多光子喇曼相互作用

研究了两个等同有效二能级原子与双模腔场的多光子喇曼相互作用，导出了双模腔场处于任意态时，该系统中两原子辐射谱的一般表达式，并分析了辐射谱的特点。     

Kerr介质对双模压缩真空场与四能级原子相互作用系统中光场量子特性的影响

研究了旋波近似下Kerr介质中双模压缩真空场与N型四能级原子双光子跃迁相互作用系统中光场的压缩效应及光子的统计性质.数值计算结果表明,在无Kerr介质的情况下,光场的两个正交分量的均方涨落均呈现周期性的压缩,光子周期性地交替呈现聚束和反聚束效应,光场两模之间总是呈现正相关,而且这种相关是非经典相关;Kerr介质的存在不利于光场均方涨落的压缩,但对光子统计性质没有明显的影响 关键词： Kerr介质 四能级原子 双模压缩真空场 光场的量子特性     

单光子晶体管

美国和丹麦的科学家公布了研制光学晶体管的计划．众所周知，光子极少彼此发生相互作用．通常情况下，使用一束光中的光子来控制另一光束是非常困难的．物理学家相信，使光子相互作用的方法是将光子压缩到微小的空间，如像量子点或光学阱中的单个原子那样．压缩光子可以增强它们的电磁场，从而增加它们相互作用的机会．     

两双能级原子与双模腔场多光子共振相互作用辐射谱的一般特征

本文从非相对论量子电动力学理论的普遍原理出发,首先建立了与J-C模型相关的“双模腔场-两原子”系统的多光子相互作用模型,并求得本征算符在共扼相互作用情形下的本征函数展开式;然后,重点研究了两个通过偶极-偶极力关联的有效二能极原子与双模腔场多光子共振相互作用辐射谱的一般特征。结果表明,当双模腔场分别处于不同数态时,辐射谱一般呈现出非对称的8峰结构,但在不同的条件下,辐射谱会呈现出数目不等、形状各异的谱线。两原子非简并双光子J-C模型的辐射谱可作为特例得出。     

光子间的相互作用

在真空内对光子一光子间相互作用的研究很快就能实现．真空——顾名思义就是一个空白的、没有任何物质的空间．但量子电动力学（QED）告诉我们，真空实际上是一个充满着潜力的领域．按QCD的定律，在真空中可以产生粒子，还允许光子与光子间发生相互作用。     

对双模反关联光场非经典特性的远程控制

考虑初始处于纠缠态的两个V型三能级原子之一注入腔场中,并且与初始处于SU(2)相干态的双模场发生共振相互作用的情况。采用数值计算方法研究了双模关联场的非经典特性。讨论了对腔外原子选择性测量、双模总光子数和配分参量对双模关联场的差压缩、柯西-施瓦茨(Cauchy-Schwarz)不等式、模间相干性以及光子亚泊松(sub-Poisson)分布的影响。研究结果表明:对腔外原子的选择性测量或增加两模的总光子数,a模的差压缩和光子sub-Poisson分布都明显地增强,但两模之间的反相关明显地减弱。