整形啁啾脉冲光场作用下的量子相干控制与量子全息

在一级微扰理论近似下,研究了整形啁啾脉冲光场与二能级原子系统作用过程中的量子相干控制问题.利用惠更斯-菲涅耳原理解释了整形脉冲光场作用下量子态波函数的演化过程类似于时域＂光栅衍射＂效应;利用菲涅耳波带片方法研究了布居几率的增强效应.基于利用整形脉冲实现的量子相干控制和量子全息思想在理论上提出并论证了测量波函数的一种新方法.     

波函数的时域衍射

在一级微扰近似下研究了弱高斯脉冲线性啁啾光场驱动下二能级系统的粒子跃迂过程,得到了类似于光的菲涅耳直边衍射形式的波函数解析表述．分析了波函数在时域的振荡以及系统极化强度的演化规律．结果表明,波函数在时域的演化是量子衍射的结果．     

啁啾场作用下二能级原子跃迁的时域动态变化分析

运用密度矩阵运动方程,分析了啁啾脉冲光场作用下二能级原子系统跃迁随时间的变化过程,并利用布洛赫矢量模型方法对其演化过程进行了动态分析.结果表明,啁啾效应使系统粒子布居几率出现振荡.布洛赫矢量演化过程表明,粒子布居几率的这种振荡,反映了系统粒子数转移、色散和吸收三者之间动态变化的物理过程.     

缀饰态的几何相位特征及其分布状态研究

以时域对称光场作用下的二能级原子系统为模型, 细致地研究了缀饰态中动力学相位和几何相位的表现形式和分布状态. 利用量子干涉效应, 在理论上提出了实现测量几何相位分布的新方法. 这种测量方法克服了核磁共振和光子回波技术的不足之处, 阐述了测量方法和物理机理.     

双模双光子JC模型伴随Stark效应光场压缩特性

在考虑了Ｓtark效应的Ｊaynes-Cummings模型下,导出了双模双光子系统状态的时间演化波函数,在有效Ｓtark分裂系数β１和β２相等、不相等两种情况下,分别讲座了双模光场的压缩性质,发现对双模光场而言,原子初始处于基态诱导双模光场压缩,双模光场的压缩效应依赖于原子的叠加态及原子和场相干态的相对相位,而Ｓtark效应又使得这种依赖关系发生变化。     

线偏振谐波光场中的二能级原子

原子与光场相互作用系统是很难求解的 ,对二能级原子与线偏振谐波光场相互系统进行了求解 ,得出了二能级原子与线偏振谐波光场相互作用系统的波函数、系统能量的可能取值、二能级原子动量的可能取值。     

与Λ型三能级原子相互作用的Number-phase态光场的量子特性

运用全量子理论,讨论了Number-phase态光场和Λ型三能级原子相互作用时,其初始状态及某些参数对光场压缩及光子反聚束效应的影响.若原子相对失谐量r取值较小,则光场中光子聚束与反聚束效应更迭出现,随着r逐渐增大,两效应呈现时间域逐渐趋同,且呈现出一定的类周期性;光场参数ξ较小时,光场中两效应同样交替出现,若选择较大光场参数ξ,光场表现出不间断的类周期性震荡反聚束效应;选取一定的r与ξ的值,在演化初期一定时间范围内,系统光场的X_1分量呈现出压缩效应.由此可知,Λ型三能级原子与Number-phase态光场互相作用时,光场可表现出不间断的反聚束效应,且在一定的条件下可处于压缩态.     

求解含时薛定谔方程的新方法

导出了一种新颖的三维变换公式，利用它可求出一类原子在光场作用下的精确波函数。     

相干态光场与耦合双原子系统中光子的统计性质

采用全量子理论和数值计算方法求解了旋波近似下相干态光场与耦合双原子相互作用的系统波函数,分析了原子的初始状态和原子间偶极偶极相互作用Ω对光子统计性质的影响.数值计算结果显示:原子间偶极偶极相互作用Ω对光子的超泊松分布效应无明显影响,但崩塌-回复周期却随Ω的增大而减小,近似成反比关系;系统初始状态对光子的超泊松分布效应有明显影响,而对崩塌回复周期无影响.     

求解含时薛定谔方程的新方法

导出了一种新颖的三维变换公式，利用它可求出一类原子在光场作用下的精确波函数。     

二能级系统中粒子布居几率振荡的布洛赫矢量分析

考虑系统粒子的弛豫,利用密度矩阵运动方程,研究了线性啁啾脉冲作用下二能级系统的粒子布居几率随时间的演化情况,并在布洛赫矢量模型表象下,通过布洛赫矢量的动态演化过程分析了粒子相干布居转移过程中布居振荡的物理机理.结果表明,粒子数振荡反映的是二能级原子系统中粒子布居转移、色散和吸收三者之间的动态转化过程.     

二能级系统光子回波在缀饰态表象中的动态分析

采用布洛赫矢量方法,从量子干涉角度,用缀饰态理论对二能级系统光子回波机理进行了分析,清晰地给出了光与原子相互作用过程的物理描述.探讨了绝热条件下光子回波技术对量子信息存储和信息提取的动态过程.结果表明,二能级跃迁第一个脉冲将信息写入介质,第二个脉冲为信息读出提供条件,让布洛赫矢量的v、w分量反转,此后写入的信息以光子回波的形式再现,即光子回波实质是光信息的写入和读出过程.     

非绝热、非周期演化量子相位特征与测量研究

以二能级原子系统为模型, 细致地研究了非绝热演化量子相位特征. 基于量子干涉原理, 提出了一种测量非绝热演化量子相位的新方法. 且阐述了这种测量方法的物理机理, 利用这种方法在原子态布居几率的干涉条纹中可直接获得量子相位的分布信息.     

量子教学优化算法及在函数优化中的应用

为提升基本教学优化算法的搜索能力, 通过融合量子计算原理, 提出了一种量子教学优化算法。 该方法采用教师自学和学生向教师学两种学习机制搜索全局最优解。 个体采用量子比特编码, 搜索过程在 Bloch 球面上进行, 个体的更新通过量子比特的绕轴旋转实现, 然后将其解码为量子比特的 Bloch 球面坐标。 由于该方法将基本教学算法中每维变量的搜索都扩展到 Bloch 球面进行, 可使搜索过程更为精细, 从而加强了对解空间的遍历性。 不同维度标准函数极值优化的仿真结果表明, 此方法的寻优能力不仅超过基本教学优化算法, 同时也超过其他经典群智能优化算法, 验证了将量子计算的某些机制和智能优化相融合可提升其优化性能。     

量子纯态与混合态的几何代数分析

采用几何代数的方法对两能级量子系统的状态进行描述与特性分析,借助于量子系统的密度矩阵,对量子纯态和混合态的几何表示进行了详细的推导,对比Bloch矢量与几何代数的表示方法,给出2种表示法之间的对应关系。     

绝热条件下二能级系统相干控制动态分析

在量子力学的缀饰态表象中，运用布洛赫矢量及其球形图，研究了正弦相位调制的整形脉冲作用到二能级系统的跃迁过程，对其随时间演化过程进行形象化动态分析．结果表明，合适的正弦函数位相整形脉冲作用到二能级系统，无论整形脉冲选择何种位相，都可使粒子布居数反转，并使粒子维持在该态上．在绝热条件下，光场与系统作用过程中粒子的绝热状态随态和位相走势的不同而变化．     

量子统计中的Bloch方程及其对Einstein晶体的应用

介绍了量子统计中的Bloch方程,并且以Einstein晶体为例,从Bloch方程出发计算配分函数Z。     

反射式闪耀变周期光栅分析

提出了一种具有连续变化槽角的反射式变周期光栅结构，通过分析证明其衍射效率有明显的提高，给出了用以描述周期光栅各参数之间的数学关系式，并将其定义为光栅调制函数，基于上述原理，提出了一种非中心波长下变周期光栅“景点”位置的优化设计方法。     

量子混合蛙跳算法求解连续空间优化问题

基于量子理论提出一种量子混合蛙跳算法, 该算法采用量子位的Bloch球面坐标编码个体, 利用量子位在Bloch球面上绕轴旋转的方法更新个体, 通过自适应混沌旋转角度算子提高子群内部局部搜索能力, 采用Hadamard门实现个体变异避免早熟, 有效扩展了解空间的搜索范围. 实验结果表明, 该方法优于普通的混合蛙跳算法、 粒子群算法和遗传算法, 具有较高的优化能力和效率, 更适合高维复杂函数的优化.