双原子非简并拉曼过程中原子与腔场的动力学

本文研究两原子与双模量子腔场的拉曼相互作用，分析原子反转度和腔场平均光子数的时间演化，考察腔场初态、初场强度以及原子间偶极相互作用的影响，并与单原子情况进行了比较，得到了一些新的有意义的结果。     

在相干耦合原子与单模相干腔场系统演化过程中纠缠态的转移

提出了由相干耦合原子与单模相干腔场相互作用的物理模型.利用全量子理论,研究了该系统的演化过程,结果表明:在一定时间条件下量子原子纠缠态与光场纠缠态可以相互转换;还发现,适当控制原子与腔场相互作用的时间,原子纠缠态或光场纠缠态可以保持初态不变.     

孤立原子和双模腔内原子之间的纠缠突然死亡研究

通过计算并发度和线性熵研究了初始处于纠缠态的两个两能级原子与双模场相互作用系统的纠缠动力学特性,讨论了原子初始纠缠度和腔场初始纠缠度对并发度的影响。结果表明,两原子之间的纠缠出现纠缠突然死亡(ESD)现象,纠缠死亡持续的时间长度和原子初始的纠缠度无关,然而依赖于腔场初始纠缠度;在整个时间演化过程中,两原子和腔场之间一直保持着纠缠状态。     

∧型量子拍频三能级系统的腔场谱

研究了高Q腔内∧型三能级原子与单模光场量子拍频相互作用过程。利用求解本征方程的方法导出了腔场谱的计算公式并进行了数值计算。结果表明．在原子的两个低能态能量简并时，真空态腔场谱为双峰结构，但在两低能级稍有分裂时即呈现6峰或4峰。当原子处于两低能态的相干叠加态时，原子初态分布几率和位相对腔场谱结构有明显的影响。     

类W态原子与耦合腔相互作用系统中的纠缠动力学

采用Negativity熵度量两体纠缠,通过数值计算研 究了类W态原子与耦合腔相互作用系统中 两原子间的纠缠。讨论了描述原子初态的参量变化和腔场间耦合系数对两体纠缠的影响。考 虑对腔外原子 进行选择性测量,通过比较测量前后腔内原子间的纠缠,研究了原子态选择性测量对纠缠的 影响。研究结 果表明:随囚禁在耦合腔中的两原子间初始纠缠度增大,腔中的两原子间纠缠增强;随腔场 间耦合强度的 增强,原子间纠缠也增强。另一方面,对腔外原子进行选择性测量,可提高腔内原子间的纠 缠。     

依赖空间自由度耦合的Jaynes—Cummings模型

本文把Ｊａｙｎｅｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型推广到依赖空间自由度耦合的情形，以此来研究二能级原子与空间分布不均匀的单膜腔场的相互作用。精确求解了原子与两种物理上可以实现的不均匀腔场的相互作用模型，并阐明此两种腔场可以作为原子分束器。     

依赖空间自由度耦合的Jaynes－Cummings模型

本文把Ｊａｙｎｅｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型推广到依赖空间自由度耦合的情形，以此来研究二能级原子与空间分布不均匀的单膜腔场的相互作用。精确求解了原子与两种物理上可以实现的不均匀腔场的相互作用模型，并阐明此两种腔场可以作为原子分束器。     

对腔外的原子的操作控制腔内原子的发射性质

考虑两个全同的处在非最大纠缠态的双能级原子,将其中一个与共振的真空腔场相互作用.当对腔外的原子进行旋转和测量操作时,腔场的压缩性质就会发生改变,不同的旋转角度将会引起不同的压缩效应,而且原子的纠缠度也将影响腔场的压缩性质.但对于任意的纠缠度,都可以对腔外原子选择适当的旋转角度,使得腔场获得最强的压缩效应.这一结论还被推广到了双模压缩的情形.     

腔QED中cluster相干态的产生

提出一个在腔QED中产生cluster-型纠缠相干态的方案.基于三能级A型原子和双模腔场之间的大失谐相互作用,原子的自发辐射可以忽略.此外,腔场的初态是真空态.在这个方案中,对原子进行测量后,能够产生腔场cluster-型纠缠相干态,并讨论了实验的可行性.     

腔QED中cluste相干态的产生

提出一个在腔QED中产生cluster-type的纠缠相干态的方案。基于三能级Λ型原子和双模腔场之间的大失谐相互作用下,原子的自发辐射可以被忽略。此外,腔场的初态是真空态。在这个方案中,对原子进行测量后,能够产生腔场的cluster型的纠缠相干态,并讨论了实验的可行性。     

Λ型量子拍频三能级系统的腔场谱

研究了高Q腔内Λ型三能级原子与单模光场量子拍频相互作用过程。利用求解本征方程的方法导出了腔场谱的计算公式并进行了数值计算。结果表明,在原子的两个低能态能量简并时,真空态腔场谱为双峰结构,但在两低能级稍有分裂时即呈现6峰或4峰。当原子处于两低能态的相干叠加态时,原子初态分布几率和位相对腔场谱结构有明显的影响。     

弱克尔介质好腔中纠缠相干态光场驱动下的贝尔态原子系统的保真度

运用全量子理论并结合数值计算方法,研究了含弱克尔介质好腔中的Bell态原子与纠缠相干态光场相互作用系统的保真度。结果表明,对于理想腔,若原子初始时刻处于相干保持态,腔场初态的平均光子数很小,系统保真度始终等于1,随着腔场初态的平均光子数的增加,系统保真度单调衰减,但克尔介质越弱系统保真度越接近1;若原子初始时刻处于其余Bell态之一,腔场初态的平均光子数很小,系统保真度在0～1之间作周期性振荡,随着腔场初态的平均光子数的增加,系统保真度的振荡频率增大,振幅减小。对于好腔,若原子初始时刻处于相干保持态,系统保真度呈指数单调衰减;若原子初始时刻处于其余Bell态之一,系统保真度呈指数振荡衰减,且随着腔场初态的平均光子数的增加,系统保真度的振荡频率增大,振幅减小。     

V-型三能级原子与双模腔场模型中的量子纠缠交换方案

基于纠缠交换,提出了一种利用V-型三能级纠缠原子系统与纠缠双模腔场部分相互作用产生最大纠缠态的方案.在该方案中,只需测量单个原子态而无需联合测量,就能实现初始没有任何相互作用的原子与腔场间的纠缠.在原子与腔相互作用过程中,腔只被虚拟激发且腔和原子之间无能量交换,因此大大放宽了系统对腔品质的要求.结果 表明,当原子与腔场之间的相互作用时间为1.4675×10-5s时,可以得到保真度为92.8％的最大纠缠态.此外,还对该方案的可行性进行了讨论.     

二能级原子与相干态腔场之间的量子信息转移

利用二能级原子与腔场的大失谐相互作用Jaynes-Cummings(J-C)模型,提出了一种量子信息转移的方案.分别实现了单原子与单个腔场,纠缠的多个原子与单个腔场,及多个原子与多个腔场之间的量子信息的双向传递.     

单光子和双光子Jaynes-Cummings模型中原子间纠缠突然死亡的研究

通过计算并发度和线性熵研究了单光子和双光子Jaynes-Cummings模型中两原子系统的纠缠随时间的演化特性,分析了原子初始纠缠度和不同腔场初态对并发度的影响。结果表明,当腔场初始处于|11〉态时,两原子之间的纠缠出现突然死亡现象,纠缠死亡的持续时间依赖于原子初始纠缠度;并且发现两原子和腔场之间在整个时间演化过程中一直保持着纠缠状态。     

用腔场QED技术隐形传送未知原子态

提出一种方案用于隐形传送未知原子态,方案基于两个耦合双能级原子与一个单模腔场的非共振相互作用。方案要求腔场处于相干态,这使得方案容易实现。原子与相干腔场相互作用以后,腔场仍然处于相干态,通过探测原子的状态,即可将一个未知原子态隐形传送。方案也可以用于隐形传送未知原子纠缠态。     

经由非共振腔加经典场产生N比特的簇态(英文)

提出一个非常简单的实验可行的方案.这个方案的原子-腔场系统由两个三能级原子和一个非共振腔组成,在原子与腔场相互作用的过程中,同时注入经典场,由这个系统组成的方案可以很容易实现N比特原子簇态.在原子与腔场的作用过程中,因为腔场一直处于激发态,所以不需要在原子和腔场之间传送量子信息.这个方案有两大优点.一、不需要任何测量就能实现;二、对于原子与非共振腔场相互作用同时加经典场这个系统,他们的相互作用时间不会随着原子的数目增加而改变.这个方案在当前技术下很有可能被实现.     

与双模压缩真空态作用的运动原子熵压缩

运用量子信息熵理论,研究了双模压缩真空态与运动原子相互作用中,运动原子的信息熵压缩.讨论了运动原子初态处于任意态时,原子运动速度、场模结构和场压缩参量对原子信息熵压缩的影响.结果表明,通过选择原子初态,原子运动速度、场模结构,场压缩因子和场压缩相位角可以分别控制原子信息熵压缩的偶极矩分量值、压缩频率、压缩幅度和压缩方向.选择适当的系统参量,运动原子可呈现长时间的持续熵压缩.原子初态的混合度对运动原子的信息熵压缩几乎没有影响.     

耦合腔系统双光子过程中的纠缠特性

研究原子与耦合腔相互作用系统,考虑每个腔囚禁一个二能级原子,并且原子通过双光子跃迁与腔场发生共振相互作用,通过解薛定谔方程导出了系统态矢的演化规律;利用负本征值度量两个子系统间的纠缠,研究两原子间和原子与腔场间的纠缠演化,讨论了两腔场间耦合系数变化对纠缠的影响。研究结果表明:随腔场间耦合系数增大,原子间的纠缠和原子与腔场间纠缠均表现出从不规则振荡向准周期性演化的转变,当腔场间耦合系数大于一定值后它们均呈现出准周期性演化规律;而曲线平均值呈现时而增大时而减小的过程,表明它们与腔场耦合系数间存在非线性关系;另一方面,当腔场间耦合系数较小时,原子与腔场间纠缠还呈现出崩塌和恢复现象。     

实现量子SWAP门的腔QED方案

提出一个基于两个三能级原子和单膜腔场大失谐相互作用来实现两比特量子SWAP门的腔QED方案.在这个方案里,两个全同三能级原子同时与单膜真空腔场发生大失谐相互作用,并辅助了经典场对原子施行单比特操作.此外,在整个作用过程中,腔场态一直处于虚激发,原子和腔场之间没有信息交换,因此对腔的品质要求大大降低.在目前的腔QED技术条件下,该方案是可以实现的.