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.     

两不同奇相干态组成的第种四态叠加多模叠加态光场的等阶N次方Y压缩

本文构造了由两不同奇相干态组成的第Ⅲ种四态叠加多模叠加态光场|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q.利用新近建立的多模压缩态理论,详细研究了态|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q的广义非线性等阶N次方Y压缩特性,结果发现由不呈现等阶高阶压缩效应的两奇相干态线性叠加组成的新量子光场态|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q呈现出许多奇异物理现象:1)当压缩阶数N=4m(m=1,2,3,…,…)时,态|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q始终恒处于等阶N-Y最小测不准态;2)当压缩阶数N=4m-2(m=1,2,3,…,…)时,在一定条件下,态|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q的某一正交分量处于等阶N-Y最小测不准态时,另一正交分量则始终既不处于等阶N-Y最小测不准态,也不呈现等阶N次方Y压缩效应,这种现象称为“半相干态”效应;在另外一些条件下,态|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q的两正交分量可分别呈现出等阶N次方Y压缩效应,其压缩特性具有周期性变化的、互补对称的关系.3)当压缩阶数N为奇数时,态|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q始终不会呈现等阶N次方Y压缩效应,也不处于等阶N-Y最小测不准态,但在一定条件下可呈现“半相干态”效应.     

A new finite-dimensional pair coherent state studied by virtue of the entangled state representation and its statistical behavior

In this paper we construct a new type of finite-dimensional pair coherent states |ξ, q〉 as realizations of SU(2) Lie algebra. Using the technique of integration within an ordered product of operator, the nonorthogonality and completeness properties of the state |ξ, q〉 are investigated. Based on the Wigner operator in the entangled state |τ〉 representation, the Wigner function of |ξ, q〉 is obtained. The properties of |ξ, q〉 are discussed in terms of the negativity of its Wigner function. The tomogram of |ξ, q〉 is calculated with the aid of the Radon transform between the Wigner operator and the projection operator of the entangled state |η, κ₁, κ₂〉. In addition, using the entangled state |τ〉 representation of |ξ, q〉 to show that the states |ξ, q〉 are just a set of energy eigenstates of time-independent two coupled oscillators.     

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。     

一种强度不等的新型两态叠加多模叠加态光场的等阶N次方Y压缩效应

本文构造了由多模虚共轭相干态{iZ_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一种强度不等的新型两态叠加多模叠加态光场 |Ψ^(ab)>_q.利用多模压缩态理论,对态|Ψ^(ab)>_q的等阶N次方Y压缩特性进行了详细研究.结果发现:该态在一定条件下可呈现出周期性变化的任意奇数阶和任意偶数阶的等阶N次方Y压缩效应,而在特殊条件下,则呈现出等阶N次方Y压缩简并现象.     

由奇、偶相干态组成的第Ⅱ种四态叠加多模叠加态光场的等阶N次方H压缩特性

利用多模压缩态理论,详细研究了由奇、偶相干态组成的第Ⅱ种四态叠加多模叠加态光场|ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅱ>_q的等阶N次方H压缩特性.结果发现:1)当腔模(纵模)总数_q与压缩阶数N之积_qN为偶数时,态|ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅱ>_q恒处于等阶N-H最小测不准态;2)当_qN为奇数时,在其它参量的不同组合取定值的条件下,态|ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅱ>_q可分别呈现以下几种效应:①某一正交分量呈现等阶N次方H压缩效应,另一正交分量则既不呈现出等阶N次方H压缩效应也不处于等阶N-H最小测不准态;②呈现出"半相干态”效应;③处于等阶N-H最小测不准态;3)经与文献17比较发现本文论及的态|ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅱ>_q与态|ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅰ>_q之间存在着"压缩简并”现象.     

第Ⅱ类三态叠加多模叠加态光场等幂次2m+1次方Y压缩

构造了由多模虚相干态|{iZ_j}>_q、多模虚相干态的相反态|{-iZ_j}>_q和多模真空态|{O_j}>_q这三种不同的量子光场态的线性叠加所组成的第Ⅱ类三态叠加多模叠加态光场|ψ₂⁽³⁾>_q.利用多模压缩态理论,研究了态|ψ₂⁽³⁾>_q的广义非线性等幂次2m+1次方Y压缩特性.结果发现:在压缩次数N=2m+1(m=0,1,2,3,…,…)的条件下,只要各模的初始相位和态间的初始相位差分别满足一定的取值条件,态|ψ₂⁽³⁾>_q就可呈现出周期性变化的、任意奇数次的广义非线性等幂次N次方Y压缩效应.     

态|Ψ(3)>q中广义电场分量的偶数次N次方Y压缩

构造了由多模复共轭虚相干态、多模复共轭虚相干态的相反态和多模复共轭相干态的线性叠加所组成的一种新型的三态叠加多模叠加态光场|Ψ⁽³⁾>_q.利用多模压缩态理论,研究了态|Ψ⁽³⁾>_q中广义电场分量的偶数次等幂次N次方Y压缩特性.结果发现:态|Ψ⁽³⁾>_q是一种典型的三态叠加多模非经典光场;当压缩次数N等于2P且P为2m’+1(m’=0,1,2,…,…)时,如果各模的初始相位φ_j(j=1,2,3,…,…,q)、态间的初始相位差(θ₁-θ₂)、(θ₁-θ₃)和(θ₂-θ₃),以及各单模相干态光场的总的平均光子数等分别满足各自的取值条件,则在这种情况下态|Ψ⁽³⁾>_q的广义电场分量可呈现出偶数次的广义非线性等幂次2(2m’+1)次方Y压缩效应.     

第Ⅰ类两态叠加多模叠加态光场的非线性高阶压缩特性研究

本文在文献20的基础上进一步提出了多模辐射场的N-Y最小测不准态、N-H最小测不准态、N-Y压缩最小测不准态以及N-H压缩最小测不准态等的定义.构造了由多模(q模)相干态|{Z_j}>_q及其相反态|{-Z_j}>_q的线性叠加所组成的第Ⅰ类两态叠加多模叠加态光场|ψ₁⁽²⁾>_q,利用文献20新近提出的有关多模辐射场的两种非线性高阶压缩的定义,首次对态|ψ₁⁽²⁾>_q的N次方Y压缩及N次方H压缩效应进行了详细研究.结果表明,1)当N为偶数时,态|ψ₁⁽²⁾>_q恒处于N-Y最小测不准态;当N为奇数时,态|ψ₁⁽²⁾>_q在一定条件下可呈现出周期性变化的、任意阶的N次方Y压缩效应.2)当q·N为偶数时,态|ψ₁⁽²⁾>_q恒处于N-H最小测不准态;当q·N为奇数时,在另外的条件下,态|ψ₁⁽²⁾>_q则可呈现出周期性变化的、任意阶的N次方H压缩效应.3)N次方Y压缩及N次方H压缩效应的压缩深度与腔模总数q、压缩参数R_j以及压缩阶数N等非线性相关,后者与上述参量的非线性关联程度要比前者的更强.     

两种特殊四态叠加多模叠加态光场的等N次幂H压缩

根据线性叠加原理,用多模相干态|{Z_j^*}〉q,|{-Z_j^*}〉q及其复共轭|{Z_j^*}〉q和|{-Z_j^*}〉q组成了两种四态叠加多模叠加态光场|Ψ_oe⁽⁴⁾Ⅵ〉q和|Ψ(4)oeⅦ〉q,利用多模压缩态理论研究了它们的等N次幂H压缩,结果发现:态|Ψ_oe⁽⁴⁾Ⅵ〉q和|Ψ(4)oeⅦ〉q具有完全相同的等N次幂H压缩规律;当压缩幂次N与腔模总数q之积,即qN为偶数时,态|Ψ_oe⁽⁴⁾Ⅵ〉q和|Ψ(4)oeⅦ〉q恒处于等幂次N-H最小测不准态或呈现"半相干态效应";当qN为奇数时,在不同条件下,态|Ψ_oe⁽⁴⁾Ⅵ〉q和|Ψ(4)oeⅦ〉q可以呈现三种不同状态:第一正交分量呈现等N次幂H压缩;第二正交分量呈现等N次幂H压缩; 可呈现"半相干态效应".     

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.     

Strongly positive semigroups and faithful invariant states

Let (?, τ, ω) denote aW*-algebra ?, a semigroupt>0?τ _t of linear maps of ? into ?, and a faithful τ-invariant normal state ω over ?. We assume that τ is strongly positive in the sense that $$\tau _t (A^ * A) \geqq \tau _t (A)^ * \tau _t (A)$$ for allA∈? andt>0. Therefore one can define a contraction semigroupT on ?= \(\overline {\mathcal{M}\Omega } \) by $$T_t A\Omega = \tau _t (A)\Omega ,{\rm A} \in \mathcal{M},$$ where Ω is the cyclic and separating vector associated with ω. We prove 1. the fixed points ?(τ) of τ are given by ?(τ)=?∩T′=?∩E′, whereE is the orthogonal projection onto the subspace ofT-invariant vectors, 2. the state ω has a unique decomposition into τ-ergodic states if, and only if, ?(τ) or {?υE}′ is abelian or, equivalently, if (?, τ, ω) is ?-abelian, 3. the state ω is τ-ergodic if, and only if, ?υE is irreducible or if $$\mathop {\inf }\limits_{\omega '' \in Co\omega 'o\tau } \left\| {\omega '' - \omega '} \right\| = 0$$ for all normal states ω′ where Coω′°τ denotes the convex hull of {ω′°τ _t } _t>0. Subsequently we assume that τ is 2-positive,T is normal, andT* _t ?₊Ω \( \subseteqq \overline {\mathcal{M}_ + \Omega } \) , and then prove 4. there exists a strongly positive semigroup |τ| which commutes with τ and is determined by $$\left| \tau \right|_t \left( A \right)\Omega = \left| {T_t } \right|A\Omega ,$$ 5. results similar to 1 and 2 apply to |τ| but the τ-invariant state ω is |τ|-ergodic if, and only if, $$\mathop {\lim }\limits_{t \to \infty } \left\| {\omega 'o\tau _t - \omega } \right\| = 0$$ for all normal states ω′.     

第Ⅶ类两态叠加多模叠加态光场的偶数阶等阶N次方Y压缩

本文构造了由多模相干态|{Z_j}>_q与多模虚相干态的相反态|{-iZ_j}>_q这两者的线性叠加所组成的第Ⅶ类两态叠加多模叠加态光场|ψ₇⁽²⁾>_q.利用多模压缩态理论,研究了态|ψ₇⁽²⁾>_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=2p、并且P=2m+1(m=0,1,2,3,…,…)的条件下,如果各模的初始相位φj(j=1,2,3,…,q)、态间的初始相位差与各单模相干态光场的平均光子数之和 等分别满足一定的取值条件,则在这种情况下态|ψ₇⁽²⁾>_q可呈现出周期性变化的偶数阶等阶N次方Y压缩效应.     

激发双模压缩真空态的非经典特性

通过数值计算研究了激发双模压缩真空态a^+mb^+m|ξ>的非经典特性.结果表明:对于a^+mb^+m|ξ>,Cauchy-Schwartz不等式受到破坏;当取适当的压缩参量r(例如0.4～0.7)时,a^+mb^+m|ξ>呈现出正交分量的压缩和光子的亚泊松分布,而且压缩程度和亚泊松特性都随m的增大而有所增强.     

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.     

多模奇相干态光场中的N-Y最小测不准态与N-H最小测不准态

本文根据新近建立的多模辐射场的广义非线性等阶高阶压缩理论,对多模奇相干态光场|Ψ,o〉_q中的N次方Y压缩、N次方H压缩、N-Y最小测不准态以及N-H最小测不准态等进行了详细研究.结果表明:1)当压缩阶数N为偶数时,多模奇相干态|Ψ,o〉_q总是恒处于N-Y最小测不准态;当N为奇数时,态|Ψ,o〉_q既不处于N-Y最小测不准态,也不呈现N次方Y压缩效应.2)当q & #183;N为偶数时,多模奇相干态|Ψ,o〉_q总是恒处于N-H最小测不准态;当q & #183;N为奇数时,态|Ψ,o〉_q既不处于N-H最小测不准态,也不呈现N次方H压缩效应.3)多模奇相干态|Ψ,o〉_q恒处于N-Y最小测不准态与恒处于N-H最小测不准态的条件明显不同,两者存在着严格的区别.     

第Ⅱ类两态叠加多模叠加态光场的非线性高阶压缩特性研究

本文根据量子力学中的线性叠加原理,构造了由多模(即q模)虚相干态|{iZ_j}>_q及其相反态|{-iZ_j}>_q的线性叠加所组成的第Ⅱ类两态叠加多模叠加态光场|ψ₂⁽²⁾>_q.利用新近建立的有关双模及多模辐射场的非线性高阶压缩理论,首次对态|ψ₂⁽²⁾>_q的两种非线性高阶压缩(即N次方Y压缩和N次方H压缩)效应进行了详细研究。结果表明:1)当N为奇数时,如果各模的初始相位满足一定的量子化条件,而态间的初始相位差在其态间压缩区内连续变化;或者态间的初始相位差取某一特定值,而各模的初始相位在其腔模压缩区内连续变化时,态|ψ₂⁽²⁾>_q就会呈现出周期性变化的、任意阶的N次方Y压缩效应。2)当q·N为奇数时,如果各模的初始相位和满足一定的量子化条件,而态间的初始相位差在上述的态间压缩区内连续变化;或者态间的初始相位差取上述的某一固定值,而各模的初始相位和在其腔模和压缩区内连续变化时,态|ψ₂⁽²⁾>_q就呈现出周期性变化的、任意阶的N次方H压缩效应。3)与文献10相比,态|ψ₂⁽²⁾>_q与态|ψ(2)1>_q这两者之间的压缩情况正好相反。     

第Ⅰ种强度不对称三态叠加多模叠加态光场N次方Y压缩—第一正交相位分量的压缩情况

根据量子力学中的线性叠加原理,构造了由三个强度不等的多模相干态光场|{Z_j^(A)}>_q、|{Z_j^(B)}>_q和|{Z_j^(C)}>_q的线性叠加所组成的第Ⅰ种强度不对称三态叠加多模叠加态光场|ψ_l^(ABC)>_q.利用多模压缩态理论,研究了态|ψ_l^(ABC)>_q的第一正交方分量(即磁场分量)的广义非线性等幂次N次方Y压缩特性.结果发现:①在上述各多模相干态光场中各模的强度和各模的初始相位各不相等的情况下,态|ψ_l^(ABC)>_q的第一正交分量-磁场分量在一定的条件下,总可呈现出周期性变化的、任意等幂次的N次方Y压缩效应;②当上述各多模相干态光场的强度和各模的初始相位相等时,态|ψ_l^(ABC)>_q的磁场分量的N次方Y压缩现象消失,态|ψ_l^(ABC)>_q可恒处于等幂次N-Y最小测不准态.     

多模复共轭虚偶相干态光场的等阶N次方Y压缩与等阶N次方H压缩

本文利用新近建立的多模压缩态理论,详细研究了一种新型的多模复共轭虚偶相干态光场|Ψ_i,e^*(2)>_q的广义非线性等阶N次方Y压缩与等阶N次方H压缩特性.结果发现:1)当压缩阶数N为奇数时,态Ψ_i,e^*(2)>_q在一定条件下总可呈现出周期性变化的、任意阶的等阶N次方Y压缩效应;当腔模总数q与压缩阶数N两者之乘积q·N为奇数时,则在一定条件下态|Ψ_i,e^*(2)>_q又可呈现出周期性变化的、任意阶的等阶N次方H压缩效应.2)态|Ψ_i,e^*(2)>_q与多模偶相干态光场|Ψ_i,e^*(2)>_q与多模虚偶相干态光场|Ψ_i,e⁽²⁾>_q的压缩幅度、压缩条件和压缩特征等完全相同.这一结果再次从理论上证实了多模压缩光中的确存在着“相反压缩”和“压缩简并”这两类新的物理现象.     

一种新型的多模虚偶相干态光场的等阶N次方Y压缩与等阶N次方H压缩

本文利用新近建立的多模压缩态理论,详细研究了一种新型的多模虚偶相干态光场|Ψ_i,e⁽²⁾>_q的广义非线性等阶N次方Y压缩与等阶N次方H压缩特性.结果发现:1)态|Ψ_i,e⁽²⁾>_q是一种典型的多模非经典光场,当压缩阶数N为奇数时,态|Ψ_i,e⁽²⁾>_q在一定条件下总可呈现出周期性变化的、任意阶的等阶N次方Y压缩效应;当腔模总数q与压缩阶数N这两者的乘积q·N为奇数时,则在一定条件下态|Ψ_i,e⁽²⁾>_q又可呈现出周期性变化的、任意阶的等阶N次方H压缩效应.2)态|Ψ_i,e⁽²⁾>_q的等阶N次方Y压缩与等阶N次方H压缩效应这两者的压缩程度和压缩深度分别与几率幅γ_q^(e)、压缩参数R_j、各模的初始相位φ_j(或者各模的初始相位和 φ_j)、压缩阶数N以及腔模(指纵模)总数q等呈较强的非线性关联,等阶N次方H压缩效应与上述诸参量之间的非线性关联程度要比等阶N次方Y压缩效应的更强.3)多模虚偶相干态光场|Ψ_i,e⁽²⁾>_q与多模偶相干态光场|Ψ_,e>_q及多模复共轭偶相干态光场|Ψ*_,e⁽²⁾>_q这后两者的等阶N次方Y压缩效应和等阶N次方H压缩效应的压缩条件和压缩特性正好相反,这种现象就称为相反压缩.