InGaAsP量子阱混合技术理论及模拟研究

本文以品格中原子的扩散理论为基础，分析了四元系InGaAsP半导体材料中Ⅲ、Ⅴ族原子的扩散规律，建立了量子阱和超晶格结构中量子阱混合(QWI)的理论模型，模拟计算了半导体材料中组分浓度与扩散长度的关系，以及应变与扩散长度的关系，计算分析了应变对量子阱带隙、带结构和量子跃迁的影响，获得了一些有价值的结论，为量子阱混合试验和量子阱及超晶格集成器件的开发和研究提供了重要的理论基础。     

Quantum entanglement in a system of Bose-Einstein condensate interacting with Schr?dinger cat state

Under the condition of resonance, the entanglement of field-atom is investigated using the quantum reduced entropy. The effects of the initial field intensity, the interaction intensity between the optical field and atoms and that among Bose-Einstein condensate (BEC) atoms on the evolution of the quantum entanglement are discussed. The results indicate that when the strength of the light field is strong enough, the system of the Schro-dinger cat state optical field interacting with BEC atoms is always at the entangled state.     

相位退相干对T-C模型中两纠缠原子纠缠度的影响

采用全量子理论方法,研究了存在相位退相干的2个纠缠的两能级原子与真空场进行相互作用系统中两原子的纠缠演化.结果表明:相位退相干系数、初始两原子的状态和原子间的偶极相互作用对腔中2个原子的纠缠有着显著的影响.研究发现:考虑存在相位退相干时,两原子纠缠是一逐渐衰减的波动过程,最后趋于稳定的值,这个稳定值与开始两原子的状态和偶级相互作用有关;即使存在相位退相干,如果适当选择原子的初态,两原子会永远处于最大纠缠态.     

T-C模型中纠缠原子与相干态光场相互作用的量子态保真度

利用全量子理论研究了两个全同的纠缠二能级原子与相干态光场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平均光子数的增加而急剧减小;系统和原子的保真度随原子间偶极—偶极相互作用增加而变大且趋于同步,但原子的保真度增大更为明显:原子初始纠缠度对三体系保真度影响并不大。     

偶极相互作用对量子纠缠信息传递与保持的影响

依据全量子理论原理,采用时间演化算符的方法,详细探讨了等同双能级原子与单模光场在偶极共振相互作用过程中系统的时间演化特性,分析了偶极相互作用对量子纠缠信息传递或保持的影响。计算和分析表明：量子信息的传递或保持过程与原子的初态有强烈的关联,即偶极-偶极作用对W型原子,当偶极相互作用强度满足一定条件时,才能使初始原子纠缠态或光子纠缠态完全保持,不同条件下,部分保持或部分交换传递,同时出现一些混合纠缠态;而对于GHZ型原子纠缠态的传递或保持没有影响。     

两纠缠二能级原子在真空场中的纠缠动力学

研究了两个部分纠缠二能级原子与单模真空场相互作用的纠缠动力学.利用量子约化熵研究了两部分纠缠二能级原子与单模真空场之间的纠缠动力学;利用量子相对熵研究了两部分纠缠二能级原子之间的纠缠动力学;讨论了原子偶极-偶极相互作用对系统纠缠动力学的影响.结果表明:系统呈现出周期性的纠缠动力学,纠缠的大小与周期依赖于原子之间的偶极-偶极相互作用.选取适当的系统参数和相互作用时间,可以制备原子-场最大纠缠态与原子-原子最大纠缠态.     

Kerr介质中双原子与光场相互作用的场熵演化

利用全量子化理论，研究了Kerr介质中耦合二能级双原子与单模光场相互作用的场熵演化规律。结果表明：Kerr介质和原子间的相互作用都影响着场熵演化的周期性，并使光场与原子的关联程度减弱；初始场强n^-同样影响着场熵演化的周期性，且随着初始场强n^-的增加，光场与原子的关联程度先增强后减弱。     

Regular jump processes and their information processing

A class of regular jump processes (RJP's) is introduced. An RJP is described in terms of the intensity function of its associated stochastic point process and the state-transition density of its embedded random-state sequence. Expressions for the joint occurrence statistics of these processes are derived. Assuming that an information stochastic process causally modulates an observed RJP, we obtain the joint occurrence statistics of the resulting compound jump processes. We show the latter to incorporate appropriately the causal MMSE estimate of the conditional intensities and state-transition functions. The results are used to derive a general likelihood-ratio formula for information processing of RJP's. A separation is observed between the likelihood processor of the point process associated with the observed RJP and the processor associated with the embedded stochastic state sequence. Considering the detection of RJP's with uncertain (statistically known) probability measures, we obtain the optimal Bayes receiver as the appropriate compound likelihood processor and thus exhibit separation between the detection and filtering operations.     

Kerr介质中耦合双原子与单模光场相互作用的光子统计演化

利用全量子化理论,研究了Kerr介质中耦合二能级双原子与单模光场相互作用的光子统计演化规律,揭示了Kerr介质对场的平均光子数的影响,并讨论了初始场强及原子间耦合系数的变化与场的平均光子数的关系.     

Kerr介质中"耦合双原子-单模光场"模型的反聚束效应

利用全量子理论,研究了在Kerr介质中,耦合二能级双原子与单模光场相互作用过程的反聚束效应,着重讨论了Kerr介质对场的二阶相干度的影响,并揭示了初始场强及原子间耦合系数的变化与场的二阶相干度的关系。     

Quantum field entropy of the system with interaction between moving Bell-state atoms and coherent light field

The field entropy of the system with two moving atoms interacting with the coherent state is investigated by means of the full quantum theory. Under the different initial states with two atoms, the influences of the light field intensity and the atomic motion on the field entropy are discussed. The results indicate that the motion of the atoms leads to strict periodicity in the field entropy evolution. When the two atoms are in the bell state initially, the system is in a completely disentangled state. For the atoms initially at other bell states, the field periodically entangles with the atoms.     

相位退相干对多光子过程中两原子纠缠的影响

利用全量子理论及部分转置矩阵负本征值的方法,研究了存在相位退相干时多光子T-C模型中两个二能级原子与数态光场相互作用系统中两原子的纠缠演化特性。讨论了相位退相干系数、原子间偶极-偶极相互作用系数、跃迁光子数对原子间纠缠演化特性的影响。结果表明：相位退相干因子并不能完全破坏两原子间的相干性,而是衰减了原子间纠缠度的振荡幅度。随着偶极相互作用系数的增大和跃迁光子数的增多,两原子最终处于纠缠度值较稳定的纠缠态;两纠缠原子的相干性越好,两原子越容易达到纠缠度值较大且稳定的纠缠态。     

原子玻色-爱因斯坦凝聚与二项式光场相互作用系统的保真度

利用全量子理论和量子信息中的保真度理论,研究了玻色 - 爱因斯坦凝聚原子与二项式光场相互作用系统的保真度.讨论了原子间相互作用强度,处于基态时超冷原子数和光场参数的不同取值对系统保真度的影响.结果表明,通过改变原子间相互作用强度和基态原子数可以改变系统保真度的幅值和振荡周期,而光场参数的改变只影响保真效果.适当选取参量可以得到较好量子信息保真.     

Tavis-Cummings模型中运动原子的量子关联动力学

通过数值计算的方法,研究了T-C模型中两运动原子与粒子场相互作用时两原子的量子关联。讨论了两原子的初始量子纠缠和腔场的光子数及原子的运动对两原子量子纠缠和量子失谐的影响。结果表明：初始量子纠缠不同,两原子的量子纠缠和量子失谐的演化不同;光子数的增加,两原子的量子纠缠出现猝死和恢复现象,而量子失谐保持非零,同时量子纠缠和量子失谐变化的更快;考虑原子的运动时,量子纠缠和量子失谐周期性演化,场模结构参数的增大,量子纠缠和量子失谐的演化周期变小。通过演化曲线发现,量子纠缠和量子失谐的演化具有相似性。     

压缩真空场与耦合双原子Raman 相互作用系统中原子和光场的压缩性质

定义了双原子偶极矩的差压缩,利用全量子理论研究了单模压缩真空场与耦合双原子Raman相互作用系统中原子偶极矩差压缩和光场振幅平方压缩的时间演化特性,并通过数值计算讨论了光场的初始压缩参数、原子初态以及原子间偶极－偶极相互作用强度对原子和光场压缩特性的影响。     

超辐射中的量子拍

将不同共振频率多原子系统集体自发辐射的量子理论用于讨论两个独立跃迁的两组原于的超辐射。在旋波近似、缓变包络近似及退关联近似下得到了辐射强度随时间变化的解析表达式。     

耦合双原子与单模光场相互作用系统中量子信息的传递

利用全量子理论,研究了耦合双原子与单模光场的相互作用过程.结果表明:在不同条件下,量子纠缠信息在腔场与原子之间可相互传递、交换以及保持;原子间的耦合作用主要影响量子信息的交换过程.     

一种分布反馈注入放大半导体激光器的研制

研制了一种小型大功率半导体激光器系统。将分布反馈半导体激光器输出的小功率光注入到锥形芯片放大器后实现功率放大,得到功率大于700 mW,波长连续可调谐范围大于1 nm的输出激光。该激光器系统不但结构紧凑、输出功率稳定,而且操作方便。该系统可在激光冷却与囚禁、超冷量子气体、量子信息、原子频标及相关空间实验研究中得到应用。     

热库环境中两二能级原子的量子态保真度

研究了环境的非马尔可夫效应、原子间的偶极相互作用以及原子的本征频率同腔模中心频率之间的失谐量对原子量子态保真度的影响。研究表明：两原子初态处于纠缠态时，在非马尔可夫机制下，原子的量子态保真度可以达到较大的稳定值，特别是原子的本征频率同腔模中心频率有一定失谐量时，原子间的偶极相互作用可以明显地改进原子的量子态保真度。无论热库环境有无马尔可夫效应，两原子初态处于分离态时，原子的保真度都不理想。     

一个特殊五粒子纠缠态的制备方案

实现不同的量子信息过程通常需要不同的纠缠态,一个特殊的五粒子纠缠态已被证明可用于量子隐形传态、量子态共享以及量子密集编码等多个量子信息过程.基于腔量子电动力学,提出此特殊五粒子纠缠态的制备方案.选择原子和腔场处于一定的初始态,让多个原子在腔场中发生相互作用,选择相互作用时间,通过经典的幺正变换实现将五个原子制备于特殊的纠缠态.整个制备过程中原子和腔场之间没有能量的交换,无需进行任何量子测量,这使得该方案在实验上更易实现.