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。     

一种推广的双模J—C模型中两原子辐射谱

本文研究了推广的双模Ｊ－Ｃ模型中两原子的辐射谱，得到了辐射谱的一般公式。结果表明，辐射谱一般为非铁八峰结构，当双模腔场处于真空态时，辐射谱显示出非对称的四峰结构，而当双模腔场均处于强场中时，谱则成为非对称的六峰结构。     

[I]型三能级原子与单模场耦合系统的腔场谱

研究了光学腔内单模场与[I]型三能级原子相互作用系统的腔场谱，讨论了初始光场分别处于粒子数纯态、相干态和压缩真空态时的腔场谱结构。结果表明，光谱结构一般为8峰结构，并与初始光场的光子数分布与光强有关。     

含Kerr介质腔中耦合双原子系统的腔场谱

研究了含Kerr介质腔中耦合双原子与辐射场相互作用模型的腔场谱,给出了初始时刻原子处于激发态、光场处于光子数态时的计算结果,讨论了Kerr效应对谱结构的影响。结果发现,随Kerr效应增强,各峰频率不断升高;Rabi峰一般为4峰结构,其中2峰强度逐渐减弱直至消失,另2峰在χ/g=0.7附近有唯一极大值点,腔场谱演化为双峰结构,其频差不断增大;当n>0时,只有1峰强度单调升高直至饱和,其余各峰强度均单调减弱直至消失,腔场谱最终演化为高频的单峰结构。     

Ξ型三能级原子与单模场耦合系统的腔场谱

研究了光学腔内单模场与Ξ型三能级原子相互作用系统的腔场谱,讨论了初始光场分别处于粒子数纯态、相干态和压缩真空态时的腔场谱结构.结果表明,光谱结构一般为8峰结构,并与初始光场的光子数分布与光强有关.     

相位自调制效应对两模双光子J-C模型腔场谱的影响

研究了充满Kerr介质的高Q腔中二能级原子和双光子Jaynes—Cummings模型腔场谱。给出了初始光场为光子数态时的计算结果，讨论了相位自调制效应对腔场谱结构的影响。发现随一模相位自调制效应的逐渐增强，本模双峰频差劈裂增加，两模峰高受到有限调制，使各模低频峰高度渐增而达到饱和，高频峰高度渐减直至消失，由非对称的双峰结构渐变为单峰结构。     

双模压缩真空态与Λ型三能级原子相互作用模型的腔场谱

研究双模高Q腔场与Λ型三能级原子在大失谐条件下相互作用(即含交流斯塔克位移的非简并拉曼过程)模型的腔场谱.给出了腔场谱的计算公式和原子初态处于激发态而光场处于双模压缩真空态时的数值结果.讨论了光场压缩因子r和交流斯塔克位移参数γ(≡g2/g1) 变化对谱结构的影响.结果表明:①当压缩因子r=0时,原子与双模真空场无耦合;在r>0时,两模均可能呈现单峰或双峰;但r 继续增大只引起峰高增大,并不引起峰位的移动.表明初始场强的变化不改变腔场谱的频率,这与非简并拉曼耦合J-C模型的腔场谱明显不同.②当取r=2而改变γ值时,谱结构会有明显的变化.在γ较小时,模Ⅰ腔场谱为不等高双峰结构,模Ⅱ只有单峰;在γ=1时,两模腔场谱都为双峰结构,四峰高度近似相等;当γ继续增大时,模Ⅰ的双峰逐渐靠近最后合并为单峰,模Ⅱ双峰的裂距缓慢加大但峰高差别迅速增加.(OA6)     

Rabi分裂的位相相关性质

本文讨论了一个两能级原子在真空态和单光子Fock态的相干叠加场中的发射谱,发现原子发射谱中的两个Rabi分裂峰的幅度非常敏感地依赖于原子和场之间的相对位相,当相对位相在适当的范围内变化时,其中一个Rabi峰的幅度受到抑制,而另一个Rabi峰的幅度却得到加强,并且当相对位相确定后,对适当的相干叠加场,可以使其中一个Rabi分裂峰完全消失。     

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.     

量子信息中的腔QED方案简介

在量子信息领域，腔量子电动力学(Cavity—QED)方案被认为是最有效的量子信息方案之一。随着技术的发展，越来越多的量子信息处理过程可通过腔-QED方案在实验上实现，例如，纠缠态的制备和量子逻辑门的实现。这里，我们将腔-QED的发展作一综述。腔-QED方案的核心就是腔场和原子的相互作用。根据原子的跃频率和场模频率的关系，我们可以将上述相互作用分为两大类：共振相互作用(原子的跃迁频率等于场模频率)和失谐相互作用(原子的跃迁频率与场模频率的失谐量很大)。从这两不同的方案出发，我们都可以实现；纠缠态的制备、未知量子态的隐形传输和量子逻辑门的构建。但是在共振相互作用中，量子信息处理过程对腔的Q值要求很高，这就使得实验实现很困难。而大失谐相互作用对腔的Q值要求大大降低，使得实验实现成为可能。通过比较，我们认为，大失谐方案为量子信息处理开辟了广阔的前景，使量子网络和量子计算机在不久的将来成为可能。     

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。     

单模真空场-耦合双原子系统的量子场熵演化特性

利用全量子理论,研究了单模真空场-耦合双原子系统的量子场熵的演化特性.结果发现:在这个系统中,光场的量子场熵呈现出周期性振荡的双峰及多峰结构,特别是随着原子间偶极-偶极相互作用的增强,原子-原子间的量子纠缠程度逐渐减弱;随着初态中两原子同时处于低能级几率的增大,光场量子场熵的幅值逐渐降低,特别是当两原子均处于低能级时,光场与原子间几乎长时间退纠缠;场-原子间的耦合强度对光场量子场熵的演化周期有很大影响,随着场-原子间耦合强度的增大,光场量子场熵的演化周期明显减小.     

在双模腔QED系统中用原子-腔共振相互作用实现三量子比特Toffoli门

提出了一种在腔QED系统中用一个五能级原子通过原子-腔共振相互作用实现三量子比特Toffoli 门的方案。在提出的方案当中,两个量子化的腔模充当控制比特,而原子的两个低能态构成目标比特。数值结果表明,当同时考虑原子高能态的自发辐射和腔模的衰减对量子门的保真度的影响时,腔场的衰减是主要的噪声来源。讨论了原子-光场耦合常数的偏差对三量子比特Toffoli 门保真度的影响以及方案在实验上的可行性。     

非等同两原子与双模光场相互作用的腔场谱

研究了非等同两原子与双模腔场模型的腔场谱,分析了谱结构随原子与腔场相对耦合常数的变化规律。结果发现,相对耦合常数对真空场、弱场、强场谱结构都有不同程度的影响;通过改变一模的光强可以改变另一模腔场谱的频率,也可以改变相对耦合常数同时改变两模腔场谱的频率。     

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。     

原子和腔场衰减对耦合腔系统中几何量子失谐的影响

本文考虑原子和腔场存在衰减的情况,研究了耦合腔系统中两子系统间的几何量子失谐.在原子和腔场衰减系数相等的特殊情况下,通过解薛定谔方程,给出了系统态矢演化规律.采用数值计算方法,讨论了原子和腔场衰减对两子系统间几何量子失谐的影响.研究结果表明:两原子间、两腔场间、以及原子和腔场之间的几何量子失谐都呈现出振幅衰减式振荡,直...     

双势阱中原子质心运动对自发辐射的抑制

研究了一个囚禁于对称双势阱中的二能级原子与单模腔场的相互作用.通过求解薛定谔方程,给出了整个系统波函数解析解和原子能级粒子数反转的解析表达式.分析了当腔场初始态分别为粒子数态、相干态以及热态时原子粒子数反转随时间的演化情况,并考虑了原子质心运动对粒子数反转的影响.结果表明通过选择合适的腔场初始态、势阱位置及相关因素,可以有效地控制原子的自发辐射率.     

依赖强度耦合的J—C模型原子发射功率谱密度

本文研究了依赖强度耦合的Ｊ－Ｃ模型原子发射功率谱密度，分析了初始光场数态、相干态、压缩真空态中叠加态原子的发射谱特性。结果发现，该模型的单光子发射谱不同于通常的Ｊ－Ｃ模型，在光谱探测器的通带宽度较小的情况下，光子数很大的数态光场中其激发态原子的发射谱仍呈现四峰结构；而一般的叠加态原子的发射谱为六峰结构。     

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.     

含耦合双量子阱的半导体微腔的透射谱

本文从基本的光跃迁理论出发，用半经典的线性色散模型，计算了双量子阱耦合情况下微腔透射谱．计算结果表明，当吸收系数取２×１０－２ｎｍ－１时，在微腔的透射谱上能看到三个很高的透射峰，并且峰的线宽要窄于冷腔透射峰的线宽．这是由于耦合激子态与微腔光场的强耦合相互作用引起的