原子腔场系统中弱相干态的几率传送

提出了一个用原子与腔场纠缠态作为量子信道,非贝尔态测量和腔量子电动力学技术实现弱相干态的隐形传送的方案,分析了平均光子数对传送相干态的影响,发现平均光子数在0.25附近时效果最佳.该方案的最大优点是在某种程度上可以避免退相干现象.     

非理想腔中光场与非全同双原子系统的量子特性研究

研究两个非等同原子与单模光场在非理想腔中的相互作用,利用间距概念比较了光场的量子信息在相互作用前后的差距,并讨论光场光子数、腔场衰减系数、以及原子耦合系数之比对光场量子特性的影响.结果发现:在非理想腔中,由于耗散的影响,光场的末态与初态的偏离程度呈减幅周期振荡,最后达到稳定值,而且偏离程度幅值随光场平均光子数的增大而增大;偏离程度的振荡周期会随双原子之间的耦合系数(g2/g1)发生变化;其达稳定值所需时间随衰减系数的增大而减小,而耦合系数对光场特性的影响可以忽略.最后,研究腔场的衰减对不同的原子初始纠缠态的纠缠特性的影响.     

压缩真空环境下双腔系统的两原子纠缠

原子间纠缠的制备及其演化特性的研究对量子信息和量子网络的实现具有重要的意义.文章研究了压缩真空环境下双JC模型中两原子纠缠的演化,并讨论了不同初态、腔场的平均光子数和压缩角对纠缠的影响.结果表明:两原子初态的纠缠较强则任意时刻的纠缠也会较强;减小腔场的平均光子数可以延长纠缠存在的时间;腔场的压缩角对纠缠演化的影响比较微弱.     

非简并双光子Jaynes-Commings模型中纠缠度对光场的影响

研究两纠缠原子之一在光腔中与两个非简并双光子的相互作用,通过针对性选择测量,使得系统场被约化为不同的态矢,得到纠缠交换的目的;分析原子的纠缠度对约化后光场性质的影响,结果表明纠缠度强烈影响光场的平均光子数分布和二阶量子相干性.     

耗散腔中两二能级原子的量子退相干

在能量耗散腔中,原子用泡利算符描述,光场用相干态描述,运用密度矩阵理论,得到了两二能级原子密度矩阵元的演化规律及退相干因子.分析与单模辐射场作用过程中原子态的量子相干性.结果表明: 原子态的量子相干性的演化特性取决于原子-场耦合常数、光场的平均光子数和衰变系数.     

利用腔-QED进行两原子任意态量子隐态传输方案

基于腔QED技术，我们提出一种无需Bell态联合测量的两原子任意态量子隐态传输方案．在传输过种中，在一个强经典场驱动下，原子与非共振的单模腔场相互作用，对原子的分离测量来代替实验上难以实现的联合Bell态测量，且不受腔泄漏及环境热库的影响，     

腔场损耗对ξ型三能级原子与双模光场非共振相互作用系统熵的影响

研究了ξ型三能级原子与双模相干态场非共振相互作用过程中，腔场存在能量损耗时，系统线性熵、光场线性熵和原子线性熵的时间演化特性，讨论了能量损耗、双模光场的平均光子数和光场与原子的耦合程度对各线性熵的影响．     

二能级原子与单模光场相互作用系统的量子场熵演化特性

利用全量子理论,研究了二能级原子与单模相干态光场相互作用系统的量子场熵演化特性;通过数值计算,讨论了光场的平均光子数、光场-原子之间的耦合系数g对量子场熵演化特性的影响.结果表明:量子场熵随时间的演化呈现出周期或非周期性的振荡、崩塌与回复等现象,说明、g对量子场熵演化特性的影响具有非线性的特征.     

多光子跃迁下Glauber-Lanchs态与运动二能级原子相互作用系统的粒子布局数反转

利用全量子理论,研究了多光子跃迁下Glauber-Lanchs态光场与运动二能级原子相互作用系统的粒子布局数反转.讨论了原子的初始状态、热平均光子数、场模结构参数、相干平均光子数、跃迁光子数对系统粒子布局数反转的影响.结果表明:场模结构参数影响系统粒子布局数反转的振荡周期及振幅大小;原子初始状态、热平均光子数影响粒子布局数反转的振荡幅度;相干平均光子数及跃迁光子数选取不同,系统量子态的原子布局数反转表现出不同的规律.     

双模SU(2)相干态场与一个Λ型三能级原子共振相互作用系统的光场反聚束效应

采用全量子理论和数值计算方法,研究了初始处于SU(2)相干态的双模腔场与一个人型三能级原子共振相互作用系统的光场反聚束效应.讨论了在没有对原子进行态选择测量和直接对原子进行态选择测量的两种情况下,两个腔模总光子数、配分参量、耦合系数和原子初态对光场反聚束效应的影响.结果表明:当两个腔模的耦合系数相同时,光场的两个模都呈现反聚束效应;原子初始处于低能级或直接对原子进行态选择测量,α模的反聚束效应明显增强;减少两个腔模的总光子数M,光场的反聚束效应明显增强;当两个腔模的耦合系数相同并对原子进行态选择测量时,光场的反聚束效应不随时间改变.     

相干光场与双原子相互作用系统的动力学特性

在大失谐条件下,运用密度算符间距研究了一位于相位损耗腔中两个二能级原子与相干光场相互作用系统中原子、光场及系统各量子态随时间的演化规律.讨论了光场的平均光子数和相位损耗对该系统动力学行为的影响.结果表明,相位损耗对光场和系统的密度算符间距均会发生明显影响,但原子的量子态不受损耗的影响.     

纠缠双原子与光场非共振作用中场的反聚束效应

采用全量子论和数值计算的方法,研究了处于耗散腔中的纠缠双原子与相干光场非共振相互作用系统中场的反聚束效应．讨论了初始光场平均光子数、光场与原子间的失谐量和腔场的衰减常数对光场反聚柬效应的影响．结果表明,初始光场的平均光子数对光场的反聚束效应存在显著影响：当初始光场较弱时,光场与原子间的失谐量使光场的聚束效应与反聚束效应...     

双模纠缠相干光场与Ξ型三能级原子相互作用系统的光子统计性质

采用求解Schr〖AKo¨D〗dinger方程和数值计算方法, 研究了双模纠缠相干光场与Ξ型三能级原子相互作用系统的光子统计性质, 分析了双模纠缠 相干光场的纠缠程度、 原子基态概率幅、 失谐量、 场模与原子的耦合常数以及平均光子 数对光子统计性质的影响. 结果表明, 双模纠缠相干光场的纠缠程度对光子统计性质的影 响不大; 原子初态时基态概率幅变大使时间演化曲线的中心显著上移; 失谐量变大使时间演化曲线的振荡频率变慢; 平均光子数、 场模与原子耦合常数的变化对光子统计性质的影响也很明显; 光场两模之间总为非经典相关.     

Progressive field-state collapse and quantum non-demolition photon counting

The irreversible evolution of a microscopic system under measurement is a central feature of quantum theory. From an initial state generally exhibiting quantum uncertainty in the measured observable, the system is projected into a state in which this observable becomes precisely known. Its value is random, with a probability determined by the initial system's state. The evolution induced by measurement (known as 'state collapse') can be progressive, accumulating the effects of elementary state changes. Here we report the observation of such a step-by-step collapse by non-destructively measuring the photon number of a field stored in a cavity. Atoms behaving as microscopic clocks cross the cavity successively. By measuring the light-induced alterations of the clock rate, information is progressively extracted, until the initially uncertain photon number converges to an integer. The suppression of the photon number spread is demonstrated by correlations between repeated measurements. The procedure illustrates all the postulates of quantum measurement (state collapse, statistical results and repeatability) and should facilitate studies of non-classical fields trapped in cavities.     

非等同两原子-双模热光场系统的腔场谱

为获得两个非等同二能级原子与双模光场相互作用过程的腔场谱特性,通过求解本征方程导出了双模初始光场处于任意强度的热光场时腔场谱的计算公式,给出了数值计算结果．文中还讨论了相对耦合常数和初始场强对腔场谱的影响,发现在相对耦合常数为零且初始场较弱的条件下,两模腔场谱均为双峰结构;随着相对耦合常数的增大,双峰逐渐靠近,到相对耦合常数为1时,每模腔场谱都合并为单峰．随着一模光场平均光子数的增大,本模腔场谱双峰之间的距离减小,而另一模腔场谱双峰之间的距离增大。     

热光场与运动二能级原子相互作用系统的保真度

借助于数值计算方法,研究了热光场与运动二能级原子相互作用系统的保真度,讨论了原子的初始状态、运动速度及光场的初始平均光子数对系统保真度的影响.结果表明原子初始状态、运动速度及光场的初始平均光子数都对保真度有不同程度的影响.     

简并双光子拉曼耦合系统中密度算符间距的演化

研究了位于相位损耗腔中简并双光子拉曼耦合系统中密度算符的时间演化,讨论了相位损耗和光场平均光子数对密度算符间距的影响.结果表明,由于相位损耗的存在使得光场和系统的量子态偏离初始纯态.     

Climbing the Jaynes-Cummings ladder and observing its nonlinearity in a cavity QED system

The field of cavity quantum electrodynamics (QED), traditionally studied in atomic systems, has gained new momentum by recent reports of quantum optical experiments with solid-state semiconducting and superconducting systems. In cavity QED, the observation of the vacuum Rabi mode splitting is used to investigate the nature of matter-light interaction at a quantum-mechanical level. However, this effect can, at least in principle, be explained classically as the normal mode splitting of two coupled linear oscillators. It has been suggested that an observation of the scaling of the resonant atom-photon coupling strength in the Jaynes-Cummings energy ladder with the square root of photon number n is sufficient to prove that the system is quantum mechanical in nature. Here we report a direct spectroscopic observation of this characteristic quantum nonlinearity. Measuring the photonic degree of freedom of the coupled system, our measurements provide unambiguous spectroscopic evidence for the quantum nature of the resonant atom-field interaction in cavity QED. We explore atom-photon superposition states involving up to two photons, using a spectroscopic pump and probe technique. The experiments have been performed in a circuit QED set-up, in which very strong coupling is realized by the large dipole coupling strength and the long coherence time of a superconducting qubit embedded in a high-quality on-chip microwave cavity. Circuit QED systems also provide a natural quantum interface between flying qubits (photons) and stationary qubits for applications in quantum information processing and communication.     

Kerr介质中双模纠缠相干光场与Bell态原子相互作用系统的原子布居数演化

运用全量子理论和数值计算方法, 研究Kerr介质腔中处于Bell态的两个全同二能级纠缠原子与双模纠缠相干光场相互作用系统的原子布居数演化特性. 讨论了双原子体系的初态、 初始光场的平均光子数、 双模纠缠相干光场的纠缠程度及Kerr介质与双模光场的耦合强度对原子布居时间演化特性的影响. 结果表明, 当双原子体系的初态为|β₁₁〉时, 原子布居均不随时间变化; 当双原子体系的初态为|β₀₀〉,|β₀₁〉或|β₁₀〉且初始平均光子数达到一定值时, 演化特性呈现周期性的崩塌-回复效应, 并随初始光子数的增加, 其演化曲线的振荡频率增大, 振幅减小; 双模纠缠相干光场的纠缠程度不影响Rabi振荡频率, 但对振幅影响显著; Kerr介质与光场耦合系数达到一定值时, 对Rabi振荡频率和幅度及原子布居的崩塌-回复周期产生强烈影响. 