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双模光场与三能级原子系统相互作用的研究

李凯  
【摘要】: 自1935年薛定谔提出量子纠缠态概念以来,量子纠缠就一直受到人们的关注。量子纠缠态是量子力学最显著的特征之一,也是信息领域一个非常重要的资源。它的提出是量子信息的重大发展并将产生深远的影响。量子纠缠态是量子信息理论的重要组成部分,也是量子计算的基础。随着近年来交叉、边缘学科的出现和量子信息科学的发展,人们对量子纠缠现象做了深入的研究。 本文主要研究双模光场与V型三能级原子系统相互作用。根据系统密度矩阵,讨论了系统熵随时间的演化和系统光子统计性质。 内容分为四部分。第一部分简单介绍了量子光学的发展历程及在量子光学的基础上,产生的信息科学和有关非经典情况下的光学内容。第二部分阐述了非经典情况下光场与原子系统相互作用的常见模型,如Jaynes-Cummings模型和Tacis-Cummings模型,并介绍了相应的计算方法。第三部分介绍光场与三能级原子系统的相互作用的模型,包括Ξ型、(?)型和V型模型。根据单模光场、双模光场与三能级原子相互作用系统的薛定谔方程,分析了光场的失谐量、平均光子数、原子的初态等对场熵的影响。结果表明增大失谐量和光子平均数都会出现场熵的崩塌、回复现象,场熵的周期也会发生变化。第四部分重点研究了新构建的双模光场与V型三能级原子系统的薛定谔方程,通过对应的状态方程得出其密度矩阵,从而进一步讨论其系统熵的演化和光子统计分布情况。根据场熵的变化公式及光子分布公式,分析了光场的失谐量,原子初态对场熵的影响。结果表明场熵随时间呈周期性变化,显示出场熵的崩塌、回复。随着失谐量的增大,场熵变化频率增大、峰值亦随之增大。根据二阶关联函数考察光子数、失谐量、系统态矢量初始条件对聚束效应和反聚束效应的影响。结果表明光子数使光子出现聚束效应和反聚束效应交替出现;失谐量的增大和系统态矢量初始条件θ增大亦出现了光子的聚束效应周期变化。


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