耗散腔中場原子體系糾纏特性研究.pdf

1、本文在光場與原子相互作用體系的量子化理論和量子糾纏的基本概念基礎(chǔ)上,利用糾纏態(tài)的度量方法分別對幅值損耗腔中和熱平衡態(tài)下的量子系統(tǒng)糾纏特性進(jìn)行了研究。主要可分為如下兩個(gè)方面： 首先,利用超算符方法對由主方程描述的能量損耗腔中、絕對零度下、兩個(gè)人型三能級(jí)原子與光場發(fā)生拉曼相互作用的量子體系進(jìn)行了求解,并獲得了其精確解。借助量子條件熵研究了腔中兩個(gè)糾纏A型三能級(jí)原子與相干光場相互作用過程中原子糾纏特性的演化。結(jié)果表明：(1)當(dāng)腔場無耗

2、散時(shí)且原子初始處于第一類糾纏態(tài)｜ψa(0)>時(shí),兩原子間糾纏度出現(xiàn)等幅振蕩并且周期性地達(dá)到最大糾纏。其條件糾纏度會(huì)隨不同原子初始糾纏度、不同光場平均光子數(shù)、以及不同腔場衰減系數(shù)隨時(shí)間演化。若兩原子初始處于第二類糾纏態(tài)｜Фa(0)>,且不考慮原子偶極一偶極相互作用影響時(shí),其條件熵糾纏度只與原子初始糾纏度有關(guān),不隨其他因素變化,尤其是當(dāng)兩原子初始處于最大糾纏態(tài)時(shí),可一直保持最大糾纏。(2)當(dāng)腔場存在損耗時(shí),若原子初始態(tài)糾纏態(tài)為｜ψa(0)>

3、類,糾纏度成減幅振蕩,經(jīng)一段時(shí)間后達(dá)穩(wěn)定值,此穩(wěn)定值隨光場平均光子數(shù)的增加而減小,則耗散系數(shù)越大,糾纏度衰減越快,并且最后達(dá)到的穩(wěn)定值也較小。而兩原子初始糾纏態(tài)｜Фa(0)>的糾纏特性只與初始糾纏度有關(guān),不受腔場耗散的影響。可見,腔場耗散只引起兩原子｜ψa(0)>類糾纏態(tài)的退糾纏,而對于另一類原子初始糾纏態(tài)｜Фa(0)>而言,其糾纏度可保持。 其次,利用共生糾纏度(Concurrence)研究了非旋波近似下雙光子J-C模型中原子

4、和光場間的熱態(tài)糾纏現(xiàn)象,并與單光子J-C模型中的熱態(tài)糾纏做了比較。研究表明：考慮虛光子躍遷時(shí),該耦合系統(tǒng)可以形成糾纏且存在糾纏臨界溫度Tc 。當(dāng)環(huán)境溫度低于Tc時(shí),原子和場之間存在糾纏,而且隨著溫度升高糾纏程度減弱。當(dāng)環(huán)境溫度高于Tc時(shí),系統(tǒng)糾纏消失,并發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在一定溫度下的糾纏特性與原子-實(shí)光場和原子-虛光場間的耦合系數(shù)(λ、ε)之比有關(guān),并且得到幾種不同形式的糾纏臨界溫度。 上述結(jié)果表明：在實(shí)際的量子系統(tǒng)不可避免地要與周圍環(huán)

5、境耦合的情況下,環(huán)境的作用會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)從純態(tài)演化為混合態(tài),從而使系統(tǒng)失去量子相干性。腔量子電動(dòng)力學(xué)(腔QED)系統(tǒng)中存在適合量子信息存儲(chǔ)、傳輸及易于實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的量子態(tài)。在環(huán)境對量子糾纏的破壞影響到量子信息的存儲(chǔ)、傳送、處理時(shí),我們可以尋找具有與環(huán)境退耦合特性的量子態(tài),把信息編碼到該量子態(tài)上,實(shí)現(xiàn)量子信息處理的最佳化。此外,處于熱平衡情況下的光場與原子的糾纏態(tài)和一般的糾纏態(tài)相比,具有較好的穩(wěn)定性,且在實(shí)驗(yàn)中容易制備。所以本研究具有重要的理論和