产生单模压缩态的Hamilton算符一般形式

压缩态光场为典型的非经典光场,在极微弱信号的探测和量子非破坏性(QND)测量等方面有重大应用。采用许多非线性光学过程已经在实验上产生压缩态。最近人们又在理论上研究变质量或变频率谐振子产生正交位相压缩态的可能性,并在各种近似下求解这类谐振子的问题。本文将给出产生单模压缩相干态的Hamilton算符一般形式,将其动力学转化为一组耦合方程,并在共振条件下求出方程的解析解,而远离共振时则不能获得可观压缩。因此此结果较一般性地解决了单模压缩态产生的问题。     

相干态的激发态及其非经典特性

非经典光场态的研究,无论是在理论上还是在实验上都是十分引人注目的。业已证明,尽管相干态光场的行为是经典的,但在原子——场的非线性相互作用过程中,相干态光场的幺正或非幺正演化可以产生的各种非经典光场态,如压缩态及Schrodinger猫态等。本文利用最近Metha引入的并由范洪义给出严格表述的玻色算符的逆算符a~（-1）及a~（ -1）,讨论光场的另一个非经典态即相干态|Z>的k光子激发态a~（-k）|Z>,它可以通过强度相关耦合Jaynes-Cummings模型的连续多次非幺正演化过程来产生。通过计算其二阶相关函数及     

任意依赖强度耦合的Jaynes-Cummings模型与薛定谔猫态

线性叠加原理是量子力学的基本特征之一.物质波的量子干涉正是此原理作用的结果.最近,人们对两个或多个不同相干态的叠加即薛定谔猫态作了许多研究.研究表明,由于量子相干性,叠加的相干态具有完全不同于原有相干态的性质.例如,高阶压缩特性以及亚泊松分布和振荡光子数统计,还有反聚束效应等等.由于这些非经典效应的出现,使得对薛定谔猫态的研究具有深刻的意义.对于它的产生已有许多不同的方法.本文则研究了如何利用共振和大失谐两种情况下的任意强度耦合的Jaynes-Cummings模型以产生薛定谔猫态.一般产生量子态的方法有两种.一种是给定一个合适的哈密顿和初态,利用么正演     

中国科学技术大学首次实现多自由度量子体系隐形传态

[本刊讯]中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳研究团队成功实现单光子的自旋和轨道角动量的量子隐形传态(quantum teleportation),这是国际上首次实现多自由度量子体系隐形传态。这一研究成果于2015年2月26日以封面标题的形式发表于Nature。量子隐形传态是通过共享量子纠缠态,并借助经典通道实现量子信息传输的过程。1997年,奥地利的宰林格(Anton Zeilinger)小组首次完成了量子隐形传态的实验验证。该工作成功实现     

《辐射和光场的量子统计理论》

本书内容大致分为两部分：一是有关光场和电子场（相对论性）的量子化，光子的基本性质（如自旋、宇称、动量和角动量、能量等），狄拉克方程的物理内涵和正反电子对的概念，量子电动力学的基本方程组，洛伦兹条件问题，散射算符和费曼图，原子对光子的吸收，电多极辐射和磁多极辐射，原子在强光下的拉比振荡，共振荧光等；二是光场的相干态和挤压相干态，光场的量子统计描述，光学测量与光场的相关函数，原子和光场与库的作用，耗散与涨落的量子统计理论（主方程和量子朗之万方程），激光的量子理论等．     

与原子相互作用的量子光场的位相特性

关于量子光场位相的研究,可追溯到Dirac按通常的量子化规则通过类比经典谐振子的们相而对量子场的消灭算符进行极角分解而给出的位相算符的定义。然而,这种简单的类比导致了Dirac的量子场位相理论的不自恰性。后来,许多人试图从不同角度来探讨场的量子位相特性,但这些讨论并没有定义出厄米位相算符,而对位相的一些基本属性也不能给     

双光子相干态的两种定义的非等价性

一、引言 辐射场的压缩态是辐射场的一类非经典特性的反映。在这种态中,辐射场的某一分量的涨落可以小于被称之为“量子极限”的真空涨落。利用具有极小涨落的辐射场,人们可以进行极其精密的测量。这对于精密计量、光通讯以及引力波的探测等都具有重要的实际意义。因此,自从Stoler提出辐射场的压缩态概念以来,这一领域一直是量子光学主要研究对象之     

揭秘量子密码、量子纠缠与量子隐形传态

以光子的偏振态为例,对量子力学、量子态、量子密码、量子纠缠和量子隐形传态作简要通俗而又力求准确的介绍。首先通过与经典物理的对比,引进量子力学的基本思想和量子态的基本涵义;接着介绍量子密码的BB84量子密钥分配方案;然后介绍量子纠缠,强调它不违反相对论。在此基础上,介绍了量子隐形传态,强调了经典通信在这个过程中的必不可少。     

量子点与分子器件中的近藤效应

近藤效应是低温凝聚态物理研究的重要领域, 指的是低温下稀磁合金电阻随温度降低而反常增加的多体现象. 在量子点系统中, 其表现为低温下电导随温度降低而升高. 本文重点描述了量子点系统中平衡近藤效应、非平衡近藤效应, 以及当单态与三重态发生简并时含有偶数个电子的量子点产生的近藤效应的基本特征和物理原理. 并指出基于有机材料的单原子/单分子晶体管为近藤效应的研究提供了全新的途径.     

用控制非(CNOT)门组合法制备核自旋系综的有效纯态

核磁共振（NMR）是研究量子计算的实验方法之一，大多数用核自旋系综实现的量子算法的初始态均为有效纯态，因而制备出有效纯态是进行核磁共振量子计算的基础，迄今为止，如何制备有效纯态已提出了多种方案，根据控制非（CNOT）门组合法的理论，分析了奇数位和偶数位量子体系制备有效纯态的特点，并设计了制备4量子位核自旋体系有效纯态的脉冲程序，在实验上获得了实现，这种方法减少了实验的复杂程度，并具有较高的信噪比。     

耗散谐振子与压缩态

作为光场相干态的推广,双光子相干态,即压缩态的研究近年来在理论与实验方面都取得了很大的进展.一般利用一些非线性过程来产生压缩态.通常情况下,支配产生压缩态动力学演化的是属于一类二次型形式的哈密顿.耗散谐振子的含时哈密顿正是这种形式.它最早由Bateman导出,后来又有许多工作从不同的领域用不同的方法得到.最近,在研究耗散     

量子速度极限研究进展

研究量子速度极限不仅有助于理解量子力学基本问题,而且在量子模拟、量子非平衡热力学等领域亦有重要意义.本文首先介绍了封闭系统中两个重要的量子速度极限——Mandelstam-Tamm界和Margolus-Levitin界以及封闭系统的量子速度极限统一界.在开放量子系统中,由于系统与环境相互作用,量子系统一般不能实现正交态演化,研究开放系统量子速度极限需要考虑初态与末态之间测地线的度量方式.本文讨论了基于不同几何度量所建立的量子速度极限以及开放系统的量子速度极限统一界.基于量子力学的规范不变特性,我们建立了一个新的量子速度极限界,将量子系统演化速度与几何相位关联起来,说明量子速度极限对量子热力学、几何操控量子系统动力学演化具有重要意义.此外,基于半经典Wigner函数表示,我们也建立了量子速度极限界.最后,本文回顾了外部环境与量子系统动力学过程对量子系统演化速度极限的重要影响,并对量子速度极限的下一步研究作出展望.     

Aharonov-Bohm电子干涉中的崩塌与复苏现象

研究发现在奇,偶相干态电磁场作用下,Ａｈａｒｏｎｏｖ－Ｂｏｈｍ电子干涉随时间演化过程能够呈现十分明显的周期性量子崩塌与复苏效应,此效应的出现与场的量子涨落密切相关。     

量子光-声模式混合器原理

模式混合器是光学实验中常见的元件,一个简单的例子是分束器,它实现两个不同的光场模式之间的混合,随着量子光学中量子非破坏性(Quantum non-demolition,简称QND)测量的深入研究,分束器的作用越发重要,同时,不同自由度的运动的耦合也越来越受到重视。本文报道的是一种光-声的量子模式混合器(Optic-Acoustic mode-Combiner;简称OAC),其原理是基于受激Brillouin散射(Stimulated Brillouin scatering,简称SBS)过程中声波模和其相应的散射光模间所建立的量子相干性。这一量子相干性的根源在于:在受激Brillouin散射过程中,强泵浦光场会同时激发出一个散射光子和相应的声子。正是这种非线性过程提供了所需的量子相干性。图1中(a~(in),b~(out))分别是光场和声场的消灭算符,上标in和out表示输入模和输出模。 我们发现OAC与分束器间有许多相似之处。例如,分束器可以通过输入压缩光场实现对另一输入光场的QND     

一类普适的量子密码相干光源

提出了普适量子密码相干光源的概念. 在量子密码领域, 弱相干态(WCP)和标记单光子态(HSPS)是目前最为常用的量子光源. 但是, 利用这两种光源和诱骗态(Decoy)方法相结合进行量子密钥分配时, 在密钥传输的最大安全距离及中短距离密钥生成率上各有优劣. 本文证明了利用标记配对相干态(HPCS)进行诱骗态编码, 在保证密钥最大安全传输距离的同时, 还可以提高中短距离的密钥率. 另外还证明了这种特性并不局限于所使用的具体密码协议, 对于BB84协议和SARG协议, HPCS+Decoy方案均可以提供比较理想的密钥生成率. 最后, 给出了一个有效可行的基于HPCS源的“1信号+2诱骗”的诱骗态编码方案.     

水的核量子效应研究进展

"水的结构是什么"这是Science杂志在创刊125周年的特刊中提出的21世纪125个亟待解决的科学前沿问题之一.水的结构之所以如此复杂,其中一个很重要的原因就是源于水分子之间的氢键相互作用.人们通常认为氢键的本质为经典的静电相互作用,然而由于氢原子核质量很小,其量子效应在室温下都会非常明显,氢核的量子隧穿和量子涨落将减弱经典势垒对氢原子的限制,从而增强或减弱氢键相互作用强度,改变氢键网络构型,甚至影响氢键体系的宏观物性.该综述首先概述了核量子效应的起因和表现,然后介绍核量子效应研究的传统实验手段,以及新兴的基于扫描隧道显微镜和非接触式原子力显微镜的高分辨成像和谱学技术.然后,本文总结了水中氢核量子隧穿和量子涨落的最新研究进展,尤其是深入到原子尺度的核量子效应研究,最后对核量子效应研究所面临的问题和挑战以及未来发展方向进行评述.     

自旋为2玻色-爱因斯坦凝聚体双光学势阱中的非阿贝尔约瑟夫森效应————等

研究光与物质相互作用以及揭示新奇量子现象, 并利用其奇异性质设计新型的量子器件, 是人们长期以来感兴趣的问题. 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室(筹)刘伍明研究小组与中山大学合作者发现, 在包含自旋为2的冷原子玻色-爱因斯坦凝聚体的两个光学势阱中可以产生一种新颖的量子效应——非阿贝尔约瑟夫森效应. 他们进一步设计了可以观察这种非阿贝尔约瑟夫森效应的真实物理系统. 相对于阿贝尔情况, 非阿贝尔约瑟夫森效应具有不同的密度和自旋隧穿特征.     

量子尺寸效应导致的金属薄膜材料的奇异超导性质

我们在硅衬底上制备出了厚度在原子尺度上可控、宏观尺度上均匀的铅薄膜。我们观察到了随着厚度一个原子层一个原子层增加时薄膜超导转变温度的振荡现象。我们证明,这种振荡行为是量子尺寸效应的结果。在这种薄膜中,电子德布罗意波的干涉行为类同于光的法布里-玻罗干涉,会导致量子阱态的形成。量子阱态的形成改变了费米能级附近的电子态密度和电声子耦合强度,从而最后导致了超导转变温度的变化。我们的工作表明:通过精确控制这种厚度敏感的量子尺寸效应,可以调制材料的物理和化学性质。量子尺寸效应导致的金属薄膜材料的奇异超导性质@张…     

耗散对量子系统分布函数的影响

在文献[1]中我们计算了一个一维量子耗散系统的准几率分布函数,发现半经典近似下的准几率分布函数和相应经典系统的分布函数有着比较显著的差别。分析文献[1]中(4)式及(5)式可知,量子力学效应通过系统的耗散     

量子非局域、量子纠缠及其可能揭示的新物理

爱因斯坦等人提出的EPR佯谬和Bell隐变量理论揭示了量子力学两个相互关联的重要特性:非局域性和量子纠缠.它们使得微观量子系统之间可以建立非局域的超越经典的关联.非局域性和量子纠缠是量子力学最本质的特征.这些性质的发现不仅为解决量子力学的基本问题提供了可能,同时也揭示了量子力学不同于其他力学的根本所在,为研究量子力学与经典力学、相对论之间的关系与融合提供了新的洞察.量子非局域性和量子纠缠还提供了研究多体物理(新的拓扑相)的新工具.