双模光场与原子共振拉曼相互作用中的纠缠特性

在二能级原子静止和运动的情况下,研究了原子与双模压缩真空态量子化腔场共振拉曼过程中的纠缠特性,利用量子化熵和量子相对熵分别讨论了原子与双模光场之间以及双模光场两模之间的纠缠性质．研究发现:通过适当改变场模参量和原子初态可以控制纠缠的时间和纠缠强度演化．     

双模SU(1,1)相干态与原子相互作用中的量子纠缠

考虑双模SU(1，1)相干态与二能级原子相互作用．分别用量子约化熵和量子相对熵研究了该系统双模SU(1，1)相干态与原子问的纠缠以及双模SU(1,1)相干态的模间纠缠，分析了SU(1,1)双模光子数差和光场失谐量对场-原子纠缠和模间纠缠的影响．     

纠缠态原子与双模压缩态光场相互作用中的纠缠特性

对于处于纠缠态的2个原子与双模压缩光场的相互作用,研究了原子与光场之间以及双模光场中2模之间的纠缠性质.令2个原子中的一个留在腔外,另一个进入腔中与光场发生相互作用,发现一般情况下纠缠度随时间周期性地变化,并且周期不受腔外原子的旋转角度以及纠缠态中相位差的影响;但当光场态中的压缩参量与腔外原子的旋转角度满足一定关系时,原子与光场会一直处于解纠缠状态.     

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Schrdinger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.     

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.     

双模纠缠相干光场与Σ型三能级原子相互作用系统的原子偶极压缩效应

研究双模纠缠相干光场与Σ型三能级原子相互作用系统的原子偶极压缩效应, 分析了双模纠缠相干光场的纠缠程度、 原子的基态概率幅、 失谐量以及平均光子数对原子偶极压缩效应的影响. 结果表明, 双模纠缠相干光场的纠缠程度对原子的偶极压缩没有明显的影响; 原子初态完全处于基态或激发态时, 原子偶极压缩现象均未出现, 原子处于基态概率和激发态概率相等的初态时, 原子偶极压缩量最大; 原子偶极压缩的频率随失谐量增加而增加; 当保持场模1的平均光子数不变而场模2的平均光子数增加时, 原子的偶极压缩深度变浅而偶极压缩频率保持不变.     

双模纠缠相干光场与Σ型三能级原子相互作用系统的原子偶极压缩效应

研究双模纠缠相干光场与Σ型三能级原子相互作用系统的原子偶极压缩效应, 分析了双模纠缠相干光场的纠缠程度、原子的基态概率幅、失谐量以及平均光子数对原子偶极压缩效应的影响. 结果表明, 双模纠缠相干光场的纠缠程度对原子的偶极压缩没有明显的影响;原子初态完全处于基态或激发态时, 原子偶极压缩现象均未出现, 原子处于基态概率和激发态概率相等的初态时, 原子偶极压缩量最大;原子偶极压缩的频率随失谐量增加而增加;当保持场模1的平均光子数不变而场模2的平均光子数增加时, 原子的偶极压缩深度变浅而偶极压缩频率保持不变.     

双模纠缠相干光场与∑型三能级原子相互作用系统的原子偶极压缩效应

研究双模纠缠相干光场与∑型三能级原子相互作用系统的原子偶极压缩效应，分析了双模纠缠相干光场的纠缠程度、原子的基态概率幅、失谐量以及平均光子数对原子偶极压缩效应的影响．结果表明，双模纠缠相干光场的纠缠程度对原子的偶极压缩没有明显的影响；原子初态完全处于基态或激发态时，原子偶极压缩现象均未出现，原子处于基态概率和激发态概率相等的初态时，原子偶极压缩量最大；原子偶极压缩的频率随失谐量增加而增加；当保持场模1的平均光子数不变而场模2的平均光子数增加时，原子的偶极压缩深度变浅而偶极压缩频率保持不变．     

多模光场与二能级原子N_j度简并N~∑光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的演化

利用冯·纽曼量子约化熵理论研究了多模相干态光场与单个二能级原子简并多光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的时间演化特性,得到了多模光场量子熵的解析表达式,并给出了三模场与原子相互作用时场量子熵的数值计算结果,详细讨论了此时初始平均光子数、原子分布角以及原子偶极相位角对场量子熵与纠缠的影响.数值计算结果表明:初始光场越强,场与原子之间的量子纠缠越弱,当光场足够强时,两子系统几乎始终处于退纠缠状态;场量子熵强烈地依赖于原子分布角,光场与原子总是处于纠缠态,并且在短时间的振荡之后几乎停留在最大纠缠态,而原子分布角越大,场量子熵演化到其最大值的时间越短;原子偶极相位角对场与原子之间的量子纠缠几乎没有影响.根据场量子熵的这些特性,可以制备纠缠态或纯态.     

J-C模型中原子的自发辐射与量子纠缠态

通过对旋波近似下J－C模型中的二能级原子与单模场相互作用体系的研究，得到激发态原子将演化为场和原子的耦合叠加态－－纠缠态，原子偶极矩的期待值总是零，但偶极矩的起伏恒等于一个不为零的常数，因此，原子的自发辐射是由偶极矩的涨落引起的，并非原子偶极矩振荡造成的结果，具体研究这种纠缠态的性质得出：原子与场纠缠体系的信息熵和纠缠度随时间做周期性的振荡，并且和原子与场间的耦合系数及失谐程度有关，量子态在非纠缠态与纠缠态之间变化，在微小失谐量时，量子态将长时间停留在纠缠态。     

自发辐射诱导原子质心运动退相干的理论研究

研究单个二能级原子与真空电磁场的相互作用,给出了总系统的薛定谔方程的解析波函数,并分析得出原子质心运动的约化密度矩阵。结果表明原子内部电子态与真空场的相互作用会诱导原子的质心运动与原子的内部电子态发生纠缠,从而会导致原子的质心运动发生量子退相干。文中还给出了退相干因子的解析表达式,并通过图形演示了原子质心运动退相干的动力学演化情况,以及与原子的空间尺度和原子-场耦合强度的相关性。     

Tavis-Cummings模型中原子间偶极相互作用对相对熵纠缠度的影响

用量子相对熵研究了耦合双原子与单模真空场相互作用系统的纠缠度,讨论了原子间偶极相互作用对相对熵纠缠度的影响.研究结果表明:原子间纠缠与原子-场间纠缠的时间演化相位相反.原子间偶极-偶极相互作用的增强,引起纠缠度的演化周期增大;原子间纠缠度不变,而原子-场间纠缠度减少.     

运动依赖强度耦合J-C模型的场熵演化

利用量子理论,研究了运动依赖强度耦合J-C模型的场熵的动力学特性,讨论了原子相干性、原子运动和场模结构参量对场熵演化的影响.研究结果表明,场熵大小与运动原子在能级上的初始分布和场模结构参量大小有关;场熵的演化周期随着场模结构参量的增大或原子运动速度的增大而缩短.     

两全同二能级原子同时与真空腔场相互作用任意态的纠缠

应用负值量子条件熵,研究了在大失谐情况下,两全同二能级原子同时与一真空腔场相互作用任意态纠缠的时间演化.考察了统初态对两原子系之间量子纠缠的影响,并将结果与concurrence的时间演化作了比较.结果表明,负值条件熵能够作为该条件下两全同二能级原子同时与单模腔场相互作用任意态的,容易解析计算的纠缠度.图2,参12.     

多光子T-C模型中二项式光场与两纠缠原子相互作用的原子纠缠演化

利用全量子理论,研究了多光子Tavis-Cumming模型(T-C模型)中两纠缠原子与二项式光场的纠缠演化特性,讨论了不同初始状态下二项式光场系数、原子间的偶极-偶极相互作用对纠缠演化特性的影响.计算结果表明,二项式光场系数影响两原子间纠缠演化的周期性,在5nπ(n=0,1,2,…)以外的其他nπ值附近的值域内出现纠缠现象.随着光场系数η的增大,出现纠缠现象的时域范围逐渐增加,两原子间的退纠缠时间缩短,原子间的偶极-偶极相互作用可对纠缠度的振荡和纠缠度的大小产生影响.     

The entanglement evolution of two coupling two level atoms interacting with a single mode vacuum field in multiphoton Tavis Cummings model

Using multipohton Tavis-Cummings model, the entanglement evolution of two coupling two-level atoms in Bell states interacting with a single-mode vacuum field is investigated by using Negativity. The influences of coupling constants between atoms, the atomic initial states and the photon number of transition on the entanglement evolution of two coupling two-level atoms are discussed. The results obtained using the numerical method show that the entanglement of two atoms is related with coupling constants between atoms, the atomic initial states and the photon number of transition. The two-atom entanglement state will forever stay in the maximum entanglement state when the initial state is .When the initial state of two atoms is , the entanglement of two atoms displays periodic oscillation behavior.and its oscillation period decreases with increasing of coupling constant between atoms or the photon number of transition. On the other hand, when the initial state is or , the entanglement of two atoms displays quasiperiodic oscillation behavior and its oscillation period decreases with increasing of coupling constant between atoms or the photon number of transition .     

一般W态传送原子态并用腔QED提纯非最大纠缠态

提出用一个任意三粒子非最大纠缠形态作为量子信道,将未知量子态传送给两个接收者中的任意一个,用腔量子电动力学技术Cavity—QED（Cavity quantum electrodynamics）对非最大纠缠态进行提纯,实现未知量子态的概率传送．分析了作为量子信道的纠缠态系数对于成功实现隐形传送的影响,并以原子与腔共振相互作用演化来代替复杂的幺正变换,让接收方通过经典信息重新构造出初始传送态,成功的几率取决于3个系数中2个比较小的系数．以现在的技术是可以实现的．     

Microwave quantum logic gates for trapped ions

Control over physical systems at the quantum level is important in fields as diverse as metrology, information processing, simulation and chemistry. For trapped atomic ions, the quantized motional and internal degrees of freedom can be coherently manipulated with laser light. Similar control is difficult to achieve with radio-frequency or microwave radiation: the essential coupling between internal degrees of freedom and motion requires significant field changes over the extent of the atoms' motion, but such changes are negligible at these frequencies for freely propagating fields. An exception is in the near field of microwave currents in structures smaller than the free-space wavelength, where stronger gradients can be generated. Here we first manipulate coherently (on timescales of 20 nanoseconds) the internal quantum states of ions held in a microfabricated trap. The controlling magnetic fields are generated by microwave currents in electrodes that are integrated into the trap structure. We also generate entanglement between the internal degrees of freedom of two atoms with a gate operation suitable for general quantum computation; the entangled state has a fidelity of 0.76(3), where the uncertainty denotes standard error of the mean. Our approach, which involves integrating the quantum control mechanism into the trapping device in a scalable manner, could be applied to quantum information processing, simulation and spectroscopy.     

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. 