单模真空场-耦合双原子系统的量子保真度演化

本文利用全量子理论,研究了单模真空场-耦合双原子系统的量子保真度演化特性。结果表明,原子与原子之间偶极相互作用的耦合系数、原子与光场之间的耦合系数以及初态时两个原子均处于基态的几率等因素影响着保真度的演化规律。当原子与原子之间偶极相互作用增大时,整个体系的保真度增大,并且演化曲线出现崩溃-回复特征;当原子和光场之间的耦合系数增大时,整个体系的保真度减小,并且演化曲线的周期明显变小;当初态两原子均处在基态的概率增大时,整个体系的保真度增大。     

级联三能级原子与光场相互作用模型中的保真度

运用了全量子理论,对级联三能级原子和单模光场作用模型中的保真度演化特性进行了研究,讨论了影响保真度的因素。结果显示,系统的保真度主要取决于原子和光场之间的关联程度,当原子处于高能态时,原子和光场关联增强,光场和原子的保真度降低;原子处在低能态时,光场和原子的关联性减弱,光场和原子的保真度增加。     

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.     

多光子过程中的量子保真度

运用全量子理论,研究了真空场多光子Jaynes-Cummings模型中场和二能级原子相互作用的保真度,发现原子初始处于基态的几率和失谐量影响保真度.结果表明:原子初始处于基态的几率越大,保真度越大;失谐量越小,保真度就越小.     

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．     

与纠缠原子作用的二项式光场的量子信息保真度

应用全量子理论研究了初始处于纠缠态双原子与二项式光场共振相互作用的光场量子信息保真度.采用数值计算方法,讨论了原子纠缠度、二项式光场参量和相互作用时间对保真度的影响.结果表明:选取恰当的初始原子纠缠参量和初始二项式光场参量,以及控制好相互作用时间,可以获得光场的高保真输出.     

Ξ型三能级原子的偶极振幅平方压缩

研究了与双模纠缠相干光场作用的Ξ型三能级原子的偶极振幅平方压缩效应,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、平均光子数以及光场与原子的耦合常数对原子的偶极振幅平方压缩的影响;结果表明,此压缩效应与双模纠缠光场的纠缠程度、失谐量、平均光子数、光场与原子的耦合常数和原子初态相关联.     

数态光场与2原子相互作用系统保真度的调控

利用数值计算的方法研究了数态光场与初始处于激发态的2个两能级原子相互作用系统的保真度,讨论了光场的失谐量、光场的光子数和对原子操作后对系统保真度的影响.结果表明,不对原子进行操作,初始时刻信息完全不失真,并且可以通过控制场和原子的失谐量和光场的光子数来操控系统保真度的振荡频率、峰值和周期性;对原子进行操作,初始时刻信息就出现失真现象,而且可以通过操作经典场来实现对系统保真度的调控.     

运动原子与薛定谔猫态光场相互作用系统中的量子纠缠

利用代数动力学方法,在多光子跃迁过程的J-C模型中,研究运动原子与薛定谔猫态相互作用系统中的纠缠特性,讨论了原子初始处于基态的几率、原子运动速度、跃迁光子数、初始光场强度、失谐量以及薛定谔猫态中两宏观相干态的相位角等物理参量,对系统纠缠度的影响.数值计算表明,跃迁光子数的奇偶值对系统的纠缠特性有很大影响,跃迁光子数为奇数时,失谐量的变化使系统出现退纠缠现象,原子运动速度的增大使系统纠缠度的变化频率增大,纠缠度减小;跃迁光子数为偶数,原子初始处于基态的几率大于激发态的几率时,系统也会出现退纠缠现象,但原子的运动速度对系统的纠缠特性不产生影响.     

基于原子与腔场谐振相互作用制备原子GHZ态

提出一种利用原子与腔场谐振相互作用制备原子GHZ态的方案。在此方案中,初始时腔场处于真空态,将制备在高能级的三个两能级原子依次注入腔场中发生单光子谐振作用,最后一个制备在低能级的两能级原子注入腔场发生三光子谐振作用。通过对腔场的测量可得到四原子GHZ态。利用该方法原则上可推广得到n个原子GHZ态。     

基于原子与腔场双光子相互作用制备原子W态

提出一种利用原子与腔场双光子相互作用制备原子W态的方案。在此方案中,初始时将一个制备在高能级的两能级原子注入处于真空态的腔场中,其余的两能级原子制备在低能级依次注入腔场中发生双光子相互作用。由于原子与腔场之间相互作用是共振的,因此耦合强度相对较大,这将缩短所需的相互作用时间,从而降低实验中退相干的影响。     

Strong atom-field coupling for Bose-Einstein condensates in an optical cavity on a chip

An optical cavity enhances the interaction between atoms and light, and the rate of coherent atom-photon coupling can be made larger than all decoherence rates of the system. For single atoms, this 'strong coupling regime' of cavity quantum electrodynamics has been the subject of many experimental advances. Efforts have been made to control the coupling rate by trapping the atom and cooling it towards the motional ground state; the latter has been achieved in one dimension so far. For systems of many atoms, the three-dimensional ground state of motion is routinely achieved in atomic Bose-Einstein condensates (BECs). Although experiments combining BECs and optical cavities have been reported recently, coupling BECs to cavities that are in the strong-coupling regime for single atoms has remained an elusive goal. Here we report such an experiment, made possible by combining a fibre-based cavity with atom-chip technology. This enables single-atom cavity quantum electrodynamics experiments with a simplified set-up and realizes the situation of many atoms in a cavity, each of which is identically and strongly coupled to the cavity mode. Moreover, the BEC can be positioned deterministically anywhere within the cavity and localized entirely within a single antinode of the standing-wave cavity field; we demonstrate that this gives rise to a controlled, tunable coupling rate. We study the heating rate caused by a cavity transmission measurement as a function of the coupling rate and find no measurable heating for strongly coupled BECs. The spectrum of the coupled atoms-cavity system, which we map out over a wide range of atom numbers and cavity-atom detunings, shows vacuum Rabi splittings exceeding 20 gigahertz, as well as an unpredicted additional splitting, which we attribute to the atomic hyperfine structure. We anticipate that the system will be suitable as a light-matter quantum interface for quantum information.     

TC模型中有耦合的两二能级原子的纠缠度

纠缠度是对被纠缠的子系统之间的关联程度的量度.用冯?诺依曼熵来描述在相干光场中两 耦合二能级原子之间的纠缠度的演化,显示了两二能级原子之间的纠缠度与原子之间的耦合 强度,光场与原子之间的失谐量的大小以及场强有关系.对初始处于贝尔基的两个原子,原 子间耦合的增强和失谐量的增加都将使纠缠度增加,纠缠度振荡的频率增加,而光强的增强 将导致原子间纠缠度的下降.     

相干捕获条件下原子态的特性

研究了耦合双原子与单模压缩真空场Ram an相互作用过程中原子的相干捕获。结果表明:相干捕获后的原子态为一不同于初态的纯态,原子系统与光场的纠缠分解。     

双模SU(1,1)相干态场与2原子相互作用过程中的保真度

运用全量子理论,研究了双模SU(1,1)光场和2原子相互作用模型中保真度的演化特性.结果表明,平均光子数越大,2模光子数差越大,原子和光场之间的相互作用就越大,保真度越小;原子间的耦合常数影响系统、光场和原子的崩溃和回复周期,原子间的耦合常数越大,崩溃周期越短.     

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.     

含非线性修正项的双光子Jaynes-Cummings模型中的量子态保真度

研究了在计及原子散射的二级修正项时单原子与单模光场双光子相互作用系统中的量子态保真度,讨论了非线性修正项、双光子失谐量及初始平均光子数对量子态保真度的影响.