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与光场作用的原子的量子特性的讨论

武海波  
【摘要】:原子与光场的相互作用是量子光学中十分重要的研究课题,近年来一直引起人们的极大关注。描述原子与光场相互作用的典型理论模型是Jaynes-Cumming(J-C)模型。人们利用这一模型做了大量的研究工作,揭示了原子和光场的许多非经典性质,如原子的压缩和布居数的坍塌与回复,光场的压缩和反聚束效应等。本文主要是利用这一理论模型讨论与光场作用的原子行为的量子特性,具体包括两个方面的工作: 1.在原子与腔场相互作用过程中,当原子从腔场中穿出后进一步经历Ramsey干涉带,让原子发生跃变,就会引起原子和光场相互作用体系的状态的改变。本文采用时间演化算符方法和数值计算研究原子在经历跃变前后原子布居数和压缩的变化行为,并讨论它们对原子初态和光场初态参量的依赖关系。所用的原子是二能级原子,初始时处于叠加态,光场初始时处于相干态。研究发现,原子跃变对原子的布居数和压缩性质有显著的影响,而对光场的性质无影响。 2.考虑三个三能级原子初始处于GHZ相干态,并让其中两个原子同时进入到初始状态为相干态的腔场内,而第三个原子远离腔场,通过对第三个原子进行旋转算符的操作和测量来得到进入腔场内的原子在大失谐的情况下的偶极压缩性质的变化。数值计算研究结果表明,进入腔场内的两个原子与腔场相互作用后的原子偶极压缩性质强烈地受到旋转算符操作腔场外的原子的影响,不同的旋转角θ,对进入腔场内原子的偶极压缩的两个分量Q1和Q2都有很大的影响。


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